Устройство буровой. Буровая установка. Виды самодельных буровых установок

Буровая установка - это комплекс буровых машин, механизмов и оборудования, смонтированный на точке бурения и обеспечивающий с помощью бурового инструмента самостоятельное выполнение технологиче­ских операций. Современные буровые установки включают в себя сле­дующие составные части:

буровое оборудование (талевый механизм, насосы, лебедка, вертлюг, ротор, привод, топливомаслоустановка, дизель-электрические станции, пневмосистема);

буровые сооружения (вышка, основания, сборно-разборные каркасно-панельные укрытия);

оборудование для механизации трудоемких работ (регулятор подачи долота, механизмы для автоматизации спускоподъемных операций, пневма­тический клиновой захват для труб, автоматический буровой ключ, вспомогательная лебедка, пневмораскрепитель, краны для ремонтных работ, пульт контроля процессов бурения, посты управления);

оборудование для приготовления, очистки и регенерации промывочно­го раствора (блок приготовления, вибросита, песко- и глиноотделители, подпорные насосы, емкости для химических реагентов, воды и промывоч­ного раствора);

манифольд (нагнетательная линия в блочном исполнении, дроссельно-запорные устройства, буровой рукав);

устройства для обогрева блоков буровой установки (теплогенераторы, отопительные радиаторы и коммуникации для разводки теплоносителя).

В 1959 г. была принята отраслевая нормаль Н900-59, регла­ментирующая основные характеристики буровых установок для экс­плуатационного и глубокого разведочного бурения. В ней предусматрива­лось пять классов буровых установок, различающихся по грузоподъем­ности (50, 75, 125, 200 и 300 т). Ее заменила нормаль Н900-66 с изменения­ми и дополнениями. На основе этой нормали был разработан и действовал ГОСТ 16293-70, взамен которого ввели ГОСТ 16293-82.

Из параметров, включаемых в стандарты буровых установок, выделя­ется главный параметр, наиболее полно характеризующий эксплуатацион­ные возможности буровой установки. В период действия нормалей Н900-59 и Н900-66 в качестве главного параметра принималась номинальная грузо­подъемность, значение которой приводилось в шифре буровой установки (например, БУ80БрД или Уралмаш 125БД).

В ГОСТ 16293-70 были представлены девять классов буровых устано­вок, различающихся по максимальной нагрузке на крюке, допускаемой в процессе проходки и крепления скважины, и по условной глубине бурения скважины, определяемой исходя из массы 1 м бурильной колонны, равной 30 кг. После введения ГОСТ 16293-70 в шифр буровой установки вместо номинальной грузоподъемности была внесена условная глубина бурения (например, БУ2500ДГУ или БУ3000БД).

В ГОСТ 16293-82 включено 11 классов буровых установок, главными параметрами которых являются допускаемая нагрузка на крюке и услов­ный диапазон глубин бурения.Соответственно в шифре новых буровых установок указывают условную глубину бурения и допускаемую нагрузку на крюке (например, БУ1600/100ЭУ). К важным отличительным признакам, указываемым в шифре буровой установки, относятся тип сило­вого привода (Д - дизельный, ДГ - дизель-гидравлический, ДЭР - дизель-электрический регулируемый, Э - электрический на переменном токе, ЭП - электрический на постоянном токе и др.) и монтажеспособность бу­ровой установки (У-универсальная монтажеспособность).

Выпускаемые буровые установки периодически обновляются более производительными и надежными моделями, отвечающими возрас­тающим требованиям бурения и новейшим достижениям науки и техники. Повышение производительности и надежности буровых установок - пред­посылка успешного выполнения непрерывно возрастающих объемов буре­ния. Во многих случаях смена выпускаемых моделей происходит в связи с изменением параметров буровых установок.

В комплектные буровые установки входят буровое оборудование и со­оружения, оборудование системы циркуляции промывочного раствора, комплекс механизмов АСП для автоматизации спускоподъемных операции, регулятор подачи долота и др.

Широко распространены буровые установки на базе комплектов ос­новного бурового оборудования Уралмаш. Для морских буровых установок Уралмашзавод выпускает буровое оборудование ПБУ 6000/60ПЭМ и ППБУ 6000/200ППЭМ. На предприятиях бурения эксплуатируются снятые с про­изводства буровые установки БУ80БрД, БУ80БрЭ, Уралмаш ЗОООЭУК. Урал­маш 3000ЭУ, Уралмаш 4000Э-1, Уралмаш 4000Д-1, Уралмаш 6500Э, Уралмаш 6500ДГ, а также отдельные опытные модели.

Буровые установки БУ2500ДГУ и БУ2500ЭУ разработаны взамен буровых установок БУ80БрД и БУ80БрЭ-1. Основное и вспомогательное оборудование этих установок монтируется на отдельных блоках, транспортируемых гусеничными тяжеловозами.

На вышечном блоке размещаются вышка, буровая лебедка с коробкой перемены передач, ротор, трансмиссии лебедки и ротора, вспомогательный привод, ключ АКБ-ЗМ2, вспомогательная лебедка, консольно-поворотный кран, пульт бурильщика и некоторое другое оборудование. Основание это­го блока представляет собой металлическую платформу с опорами. Лебедка со вспомогательным тормозом и рамой образует лебедочную секцию вышечного блока. Коробка перемены передач, трансмиссия лебедки и вспо­могательный привод с рамой входят в приводную секцию вышечного блока. Приводной блок БУ2500ДГУ состоит из трех секций: дизельной, трансмиссионной и воздухосборников. В дизельной секции установлены три силовых агрегата, мощность которых через карданные валы передается цепному суммирующему редуктору. В трансмиссионной секции установле­ны цепной суммирующий редуктор и две компрессорные станции. Цепной редуктор позволяет передавать мощность силовых агрегатов буровой ле­бедке, насосам, ротору и одной компрессорной станции (вторая компрес­сорная станция имеет индивидуальный электрический привод). В секции воздухосборников располагаются два воздухосборника, агрегат подогрева воздуха АПВ 200/140, фильтр-влагоотделитель и маслоотделитель.

Насосный блок состоит из двух насосных секций с пультом управле­ния насосами, необходимыми коммуникациями и компрессором высокого давления для зарядки пневмокомпенсаторов. Каждая насосная секция вклю­чает раму, трехпоршневой насос одностороннего действия НБТ-600 и привод.

Дизель-генераторный блок состоит из основания с укрытием, двух ди­зель-электрических агрегатов, станций управления, сливных баков и акку­муляторных батарей.

Приемные мостки для укладки и подачи на буровую площадку буриль­ных и обсадных труб, а также других механизмов и инструмента состоят из стеллажей, горизонтальных и наклонных трапов.

Секционная конструкция позволяет при необходимости транспортиро­вать буровую установку более мелкими частями, состоящими из отдельных секций рассмотренных блоков.

Установка БУЗОООБД с пяти дизельным приводом применяется для бу­рения эксплуатационных и разведочных скважин в неэлектрифицированных районах. Она комплектуется на заводе-изготовителе комплексом меха­низмов ЛСП для автоматизации спускоподъемных операций, вышкой, ос­нованием и каркасом укрытий.

БУЗОО0БЭ1 - модификация БУЗОООБД. Благодаря электрическому при­воду эта установка имеет более простую кинематическую схему и большую производительность (планируемая проходка в год соответственно 5700 и 3540 м).

БУ30О0ЭУК поставляется с буровыми сооружениями, обеспечивающими универсальный монтаж и транспортировку (крупными и мелкими бло­ками, а также поагрегатно). Она предназначена дли кустового бурения скважин в условиях Западной Сибири. БУЗОООЭУК-1 - модификация БУЗОООЭУК и отличается от нее эшелонным расположением блоков, позво­ляющим значительно увеличить число разбуриваемых скважин в одном кусте (БУЗОООЭУК позволяет пробурить 16 скважин в кусте). Модернизи­рованная буровая установка БУЗОООЭУК-1М имеет допускаемую нагрузку на крюке 2000 кН против 1700 кН в установках БУЗОООЭУК.

В БУЗОООДГУ используются дизель-гидравлические силовые агрегаты СА-10 с дизелем 6ЧН21/21 мощностью 475 кВт вместо дизелей В2-450. В лебедках БУЗОООЭУ используется электромагнитный вспомогательный тор­моз вместо гидродинамического. Двухпоршневые насосы двустороннего действия У8-6МА2 заменены более эффективными трехпоршневыми одно­стороннего действия УНБТ-950. Установки БУЗОООДГУ и БУЗОООЭУ в отли­чие от БУЗОООБД и БУЗОООБЭ поставляются с основаниями для универсального монтажа и транспортировки.

БУ4000ГУ-Т предназначена для экспорта в страны с тропическим кли­матом. Конструктивное исполнение и состав поставки учитывают требова­ния заказчиков. Параметры ее соответствуют мировым стандартам.

БУ4000Д-1 и БУ4000Э-1 отличаются от комплексов Уралмаш ЗДЦ-76 и Уралмаш 4Э-76 тем, что буровое оборудование поставляется заводом-изготовителем вместе с буровыми сооружениями, комплексом механизмов АСП, регулятором подачи долота, краном для обслуживания мостков, тале­вым механизмом с оснасткой 5x6 или 6x7 в зависимости от пожелания по­требителя.

БУ5000ДГУ и БУ5000ЭУ снабжены комплексом механизмов АСП, регу­лятором подачи долота, насосами УНБ-600 и буровыми сооружениями для универсального монтажа и транспортировки. Установка БУ5000ДГУ имеет дизель-гидравлический привод на базе силовых агрегатов СА-10.

БУ6500Э и БУ6500ДГ, заменившие Уралмаш 200Д-1У и Уралмаш 200Э-1\ Г, оснащены комплексом АСП, насосами У8-7МА-2, дизель-гидравлическим приводом от агрегатов 1 АДГ-1000, современным электрооборудованием и буровыми сооружениями для мелкоблочного монтажа.

Комплект бурового оборудования Уралмаш 6000ПЭМ предназначен для плавучих самоподъемных буровых установок тина Уралмаш 6000/60 ПБУ, используемых для бурения скважин при глубине моря 60 м. Комплект оснащен регулируемым электрическим приводом лебедки, насосов и рото­ра, комплексом АСП, благодаря которому степень механизации спуско-подъемных операций достигает 75 %.

Комплект бурового оборудования Уралмаш 6000/200ППЭМ предназна­чен для плавучих полупогружных буровых установок.

Буровая установка состоит из комплекса сооружений и механизмов для удержания на весу бурильной колонны, ее подачи, спуска, подъема и наращивания, комплекса оборудования для обеспечения циркуляции буро­вого раствора в скважине, его очистки от выбуренной породы и газа, восста­новления его свойств, а также оборудования для вращения бурильной ко­лонны.

Оборудование для герметизации устья скважины состоит из глухих и проходных плашечных превенторов, универсальных и вращающихся превенторов и системы их управлении.

Независимо от способа вращательного бурения для выполнения всех операций основная схема буровой установки и состав ее оборудования почти во всех случаях одинаковые и различаются только параметрами и конструкцией.

На рис. 14.1 показан общий вид, а на рис. 14.2 приведена функцио­нальная схема буровой установки для глубокого вращательного бурения с промывкой скважины буровым промывочным раствором.

Буровая установка состоит из вышки, поддерживающей на весу буриль­ную колонну, силового привода, оборудования дли вращения и подачи бу­рового долота, насосного комплекса для прокачивания бурового раствора, устройств для его приготовления и очистки от выбуренной породы и газа и восстановления качества, комплекса оборудования для спуска и подъема ко­лонн для смены изношенною долота, оборудования для герметизации устья скважины, контрольно-из мерительных приборов и других устройств. В комплект буровой установки также входят основания, на которых монтируют, а иногда и перевозят оборудование, мостки, лестницы, емкости для топли­ва, раствора, воды, химических реагентов и порошкообразных материалов.

Рис. 14.1. Состав и компоновка буровой установки:

I - крон блок;2 - вышка;3 - паши вышки: - талевый канат;5 - талевый блок;6 - крюк;7 - вертлюг;8 - буровой рукав;9 - успокои­тель талевого каната;10 - автоматический буровой ключ; // - подсвечник;12 - ротор;13 - лебедка;14 - коробка передач:15 - наклонная передача;16 - силовые агрегаты;17 -ко мпрессорная станция;1Н - циркуляци­онная система;19 - буровой насос;21) - манифольд;21 - суммирующий редуктор сило­вых агрегатов;22 - регулятор подачи долота:23 - гидродинамический тормоз;24 - гидроциклоны; 2/ - вибросито;26 - основание лебедочного блока;27 - приемные мостки и стеллажи:28- коксольно-поворотный кран

Рис. 14.2. функциональная схема буровой установки:

1- переводник к центратор: 2. 3 - переводники ведущей трубы и вертлюга;4 - крюк; 5 - ведущая ветвь каната; 6, 7, 9 - трансмиссии лебедки и ротора:8 - линия высокого давления;

10 - зажимы ротора

Максимальная скорость бурения скважины достигается, когда харак­теристики применяемого оборудования наиболее полно удовлетворяют требованиям режимов бурения. Физико-механические свойства горных по­род, определяющие их буримость, изменяются в широких пределах, поэто­му буровая установка должна позволять изменять в достаточно широком диапазоне параметры режимов бурения К факторам, определяющим ре­жим бурения, можно отнести соответствие типа и размеров долота услови­ям бурения, осевую нагрузку на него, частоту его вращения, количество и качество прокачиваемой жидкости или газа, время работы долота на забое.

Время работы долота на забое зависит от тина и конструкции долота, качества его изготовления, свойств разбуриваемых пород и режима экс­плуатации долота Средняя продолжительность пребывания долота на забое (в ч): для шарошечных долот при турбинном бурении в твердых породах 1,5-3, в мягких - 3-15, при роторном бурении в твердых породах 20-100, в мягких - 80-250, для режущих и истирающих долот при турбинном бу­рении 10-30, при роторном - 30-60, для алмазных долот в твердых породах 10-20 ч, в средних и мягких породах до 200. Все механизмы и агрегаты буровой установки должны обеспечивать бесперебойную работу в течение указанного времени.

Эти данные ориентировочные. По мере применения долот новых ти­пов и улучшения режимов бурения время пребывания долот на забое мо­жет увеличиваться.

Для наращивания бурильной колонны процесс бурения останавливают через каждые 6, 9 или 12 м углубления скважины. Время, затрачиваемое на наращивание, составляет 3-10 мин.

Если ехать по дорогам Югры и смотреть по сторонам - то и дело будут мелькать качалки или буровые вышки. Нефтяной край. Мы побываем на буровой Сургутнефтегаза и познакомимся с премудростями бурения.

Нефть - это смесь жидких углеводородов: парафины, ароматика и прочие элементы. На самом деле, нефть не всегда черная. Бывает зеленая, коричневая и даже прозрачная. Прежде чем польется черное золото, проходит несколько месяцев. Первыми на местность приходят геологи, на разведку. Следом идут вышкомонтажники, за ними буровики, а только потом бригада освоения.

Откуда взялась нефть

Начнем от Адама, как говорится. Существует две теории возникновения этого полезного ископаемого. Одна - неорганическая. Впервые была высказана Менделеевым и заключается в том, что вода протекала мимо раскаленных карбидов металлов, и, таким образом, образовывались углеводороды. Другая - органическая теория. Считается, что нефть "созревала", как правило, в морских и лагунных условиях, путем перегнивания органических остатков животных и растений в определенных термобарических условиях.

Как находят нефть

Обычно сначала по сейсморазведке: пускают колебания на поверхности (взрывом) и замеряют время их возврата по приемникам. Далее по времени возврата волны вычисляют глубину того или иного горизонта в разных точках на поверхности и строят карты. Если на карте выявляется поднятие (антиклинальная ловушка), ее проверяют на наличие нефти бурением скважины. Далеко не во всех ловушках есть нефть.

Как бурят скважины

Как я говорила выше, после геологов на площадку приходят монтажники (их задача заключается только в установке буровой конструкции, вышки) и сами буровики.

Сбоку буровая выглядит так: вышка и комплекс сопутствующего оборудования. Конструкция стоит на рельсах. Как только одна скважина будет готова, вышка укатится вправо, до следующего места.

Вообще, стоит еще сказать, что на одной площадке бурят сразу несколько скважин, но не из всех будет производиться добыча. Для создания давления, необходимого для добычи, в некоторые из скважин закачивается вода.

На вышке замечена эмблемка Волгоградского завода бурового оборудования. Привет городу-герою!

Гидравлический прибор (на фото он красного цвета) в нужный момент будет толкать буровую по рельсам.

Подроторная площадка.

Два факта о скважинах: они глубокие и они узкие. Средний диаметр скважины при входе в пласт порядка 0,2 - 0,3 метров. То есть человек туда не пролезет. А средняя глубина - 500-3500 метров. На этой буровой предполагается глубина около 3000 метров.

Буровая лебёдка предназначена для спуска и подъёма буровых труб, спуска обсадных труб. С ее помощью подается инструмент в скважину и придается ускорение долоту.

Крутится с сумасшедшей скоростью.

Обратите внимание, какие чистые помещения. И теплые. В этих краях зимой до -50 доходит. Не сложно представить каково приходилось буровикам раньше.

Идем выше. Кстати говоря, лестницы буровой сконструированы так, что по ним очень удобно подниматься наверх. А если хочется быстро спуститься, то нужно буквально передвигаться на руках, держась за перила.

Основные работы происходят на роторной площадке.

Есть такой инструмент для измельчения горной породы, как долото. Заметьте, не бур. Долото подвешено на буровых трубах и прижато ко дну скважины весом этих самых труб. Есть разные принципы приведения долота в движение, но обычно вращается вся буровая колонна труб, чтобы вертелось долото и измельчало своими зубцами породу.

Также в скважину постоянно закачивается (внутрь буровой трубы) и откачивается (между стенкой скважины и наружной стенкой трубы) буровой раствор - для того, чтобы охлаждать всю эту конструкцию и уносить с собой частицы измельченной породы.

Для чего же нужна вышка? Чтобы подвесить на ней эти самые буровые трубы (ведь в процессе бурения верхний конец колонны опускается, и к нему надо привинчивать новые трубы) и чтобы поднимать колонну труб для замены долота.

Бурение одной скважины занимает около месяца. А еще скважины бывают наклонные и горизонтальные, как лапы паука расходятся в стороны.

На фотографии запечатлен момент, когда трубу снизу подняли на площадку.

Управление буровой.

Пульт находится в клетке, мало ли что может свалиться.

А это отсек с буровым раствором. Здесь он готовится из артезианской воды и присадок, подается и сюда же возвращается на очистку.

Зеленые установки по бокам называются виброситом. Через них процеживают раствор. А под сетчатым полом расположены сами емкости.

Лишнее отправляется по ленте на улицу.

Насосы для закачки бурового раствора.

Каждый буровик в начале своей карьеры обязан покатать трубы. Так мне сказали.

Что касается добычи, то ей занимается уже другая организация, а с технической точки зрения наиболее распространены три способа.

Фонтанный - это когда пластовое давление очень высокое, и нефть не просто поступает в скважину, а еще и поднимается до самого ее верха и переливается (ну, на самом деле не переливается, а в трубу и дальше по этапу). С этим справляется тот самый станок-качалка.

Насосами ШГН (штанговый глубинный насос) и ЭЦН (электроцентробежный насос).

Служба безопасности не сильно обрадовалась моему желанию забраться на вышку, но правильно построенные глазки нужному человеку решили этот вопрос в секунду. Кроме городка буровиков (они работают вахтой от недели до месяца.), леса и ГРЭС не было видно ничего интересного. Но высота меня всегда манит, так что просто ставлю галочку.

Камеры стоят на всей буровой. На верхотуре, например, большой брат следит за тем, чтобы не запутались тросы лебедки.

Что потом происходит с нефтью

Сначала нефть поднимается на поверхность земли в трубу, которая идет от каждой скважины. Десять-пятнадцать близлежащих скважин подключены этими трубами к одному замерному устройству, где измеряется, сколько нефти добыто. Потом нефть поступает на подготовку по стандартам ГОСТ: из нее удаляются соли, вода, механические примеси (мелкие частицы породы), если необходимо, то и сероводород, а также нефть разгазируется полностью, до атмосферного давления (в нефти может быть очень много газа).

Отделенная от нефти вода закачивается обратно в пласт, газ сжигается на факеле или идет на газоперерабатывающий завод. А нефть либо продается (за границу трубопроводами или танкерами), либо идет на нефтеперерабатывающий завод, где перегоняется путем нагревания: легкие фракции (бензин, керосин) идут на топливо, тяжелые парафинистые - на сырье для пластиков, а самые тяжелые, мазутные, с температурой кипения выше 300 градусов обычно служат топливом для котельных.

Следующие фотографии сделаны на Сургутском заводе по стабилизации конденсата "Газпром Переработка".

Вахту сдала,
ваша Дашечка.

Устройство буровой установки. Очень трудно представить себе жизнь современного человека, без использования нефти и нефтепродуктов. Ведь именно благодаря нефтедобыче, многие люди не только обеспечены работой, но также имеют возможность отапливать свои жилища, заправлять автомобили топливом, и использовать разнообразные, незаменимые в быту и производстве, изделия из пластика. От нефти зависит, как жизнь обитателей мегаполисов, так и жителей деревень, особенно тех, кто занимается фермерским хозяйством.

Нефть оказала внушительное влияние не столько на комфорт, сколько на развитие человечества в целом, поскольку именно на её основе производятся очень многие вещи, среди которых посуда, одежда и многое другое к чему мы давно привыкли.

Однако большое значение в развитии нефтедобычи, занимают не только люди, но и высококачественное , ведь добраться до нефти - непростая задача и человеку никак не обойтись без специализированной техники. Обычно для этих целей используется несколько разнокалиберных буровых установок, которые делятся по мощности и длине бура.

В общем, работу любой буровой установки можно сравнить с действием штопора. Бур проникает в землю, постепенно ввинчиваясь в неё, пока не достигнет нефтяного месторождения. Этот пример сильно упрощает довольно сложную работу этой техники, поскольку на самом деле, в отличие от простого штопора для которого нужно прилагать физическое усилие, буровая установка оснащена электрическим приводом, на котором и работает.

Также очень многие люди представляют себе бур в виде большого штопора, но на самом деле у него совсем другой вид. Бур имеет вид длинного зазубренного штыря, скребущего землю и твёрдые породы при работе. Благодаря этому конструкторскому решению, бур способен погружаться на большие глубины, и сокращается опасность того, что он застрянет.

Большинство людей думают, что когда бур достигает месторождения нефти, она начинает бить вверх сильным фонтаном. Но это далеко не так. Буровая установка предусмотрительно оборудована такой немаловажной деталью, как нефтеотвод, представляющий из себя систему труб и через которую, затем устремляется нефть.

Виды оборудования для бурения нефтяных скважин

Оборудование для бурения бывает разным. Всё зависит от того для чего именно оно служит, но также и буровые установки для нефтедобычи делятся на свои подкатегории. По конструкции они разделяются на мачтовые (установка, опирающаяся только на две опоры) и башенные (где нагрузка буровой установки равномерно распределяется на четыре более устойчивые опоры). Башенные установки в российской нефтедобывающей промышленности, обычно достигают сорока одного метра. Вдобавок к этому, если бурение производится на море, буровые установки располагаются на специально оборудованных для этих целей плавучих эстакадах.

Работы буровых установок подразделяются на передвижные и стационарные. Как нетрудно догадаться, передвижные установки, используются для того, чтобы разведывать месторождения, исследуя подземные пласты грунта. Мощные нефтедобывающие буровые установки представляют собой вид стационарных установок, которые ценятся гораздо больше, чем передвижные.

Для буровых установок также установлены свои нормы и требования. Очень большое внимание уделяется основе бурового оборудования, а именно основным несущим конструкциям и опорам, поскольку именно на них приходится весь вес буровой установки. Их надёжность - залог того, что оборудование прослужит долго и не возникнет никаких чрезвычайных ситуаций или серьёзных аварий.

Электрогенераторы, буровые насосы

Ещё одна немаловажная часть бурового оборудования - это электрогенераторы, от мощности которых зависит работа установки в целом, а поэтому они должны обладать большим устойчивым к самым разным температурам, аккумулятором. Помимо основного аккумулятора, который представляет собой сердце всей установки, очень важно, чтобы в наличие был и генератор, содержащий в себе резервный запас энергии и защищённый специальным металлическим кожухом. Аварийная ситуация на нефтедобывающей вышке может слишком дорого обойтись, как работающим на неё людям, так и окружающей среде, поэтому вся буровая установка, вплоть до труб, должна быть безопасной. Важен не только материал, из которого произведены трубы для установки, но и диаметр должен быть абсолютно точным. Несомнено одним из важнейших механизмов является

Самой дорогой и важной частью буровой установки, несомненно, является буровое долото. Он может иметь как минимум от трёх и до шести режущих головок с алмазным напылением и способен сокрушать даже самые твёрдые породы. При работе бура очень важно, чтобы была правильно подведена охлаждающая жидкость, поскольку, если что-то пойдёт не так, попросту застрянет, а буровая установка в целом рискует перегреться. Всё вышеперечисленное, может привести к очень серьёзной аварии и иметь весьма разрушительные последствия для окружающей среды. Исходя из всего этого, на буровых установках важно соблюдать, не только элементарную технику безопасности, но и следить за тем, чтобы само оборудование находилось в идеальном состоянии.

Скважину бурят при помощи буровой установки, представляющей собой комплекс агрегатов, механизмов и сооружений, расположенных на поверхности.

В комплект буровой установки входят: вышка для подвешивания талевой системы и размещения бурильных труб, оборудование для спуска и подъема инструмента,оборудование для подачи и вращения инструмента, насосы для прокачивания промывочной жидкости, силовой привод, механизмы для приготовления и очистки промывочной жидкости, механизмы для автоматизации и механизации спуско-подъемных операций, контрольно-измерительные приборы и вспомогательные устройства. В комплект буровой установки входят также металлические основания, на которых монтируется и перевозится оборудование .

Различные условия и цели бурения при наличии большого разнообразия глубин конструкций скважин не могут быть удовлетворены одним типоразмером буровой установки, поэтому ГОСТом предусматривается ряд буровых установок. Буровые установки классифицируются по допустимой нагрузке на крюке.

Стандартом предусматривается также ряд других параметров буровых установок, в том числе мощность привода основных механизмов, номинальные длины свечей, высотные отметки оснований и некоторые другие показатели.

Буровую установку для бурения конкретной скважины или группы скважин выбирают по допускаемой нагрузке на крюке, которую не должен превышать вес (в воздухе) наиболее тяжелой обсадной колонны.

БУРОВАЯ ВЫШКА И ОСНОВАНИЕ

Буровая вышка предназначена для подъема и спуска бурильной колонны и обсадных труб в скважину, удержания бурильной колонны на весу во время бурения, а также для размещения в ней талевой системы, бурильных труб и части оборудования , необходимого для осуществления процесса бурения .

Буровые вышки различаются по грузоподъемности, высоте и конструкции. Для бурения скважин до 4000 м используют вышки высотой 41 м, скважин глубиной более 4000 м - вышки высотой 53 м и более (60-70 м).

По конструкции вышки подразделяются на два типа: башенные и мачтовые. Башенные вышки - это такие вышки, у которых нагрузка передается на четыре опоры. В вышках, мачтового типа нагрузка передается на одну или две опоры.

В отечественном бурении достаточно широко используют 41-метровые вышки башенного типа. Это четырехгранная усеченная пирамида, состоящая из 10 панелей высотой 4 м каждая. Нижнее основание вышки имеет размер 8x8 м, а верхнее 2x2 м.Ноги вышки в нижней части имеют опорные плиты, за эти плиты вышка с помощью болтов крепится к фундаменту. К верхним торцам ног привариваются специальные столики для установки и крепления подкронблочных балок, на которые устанавливается кронблок. В зависимости от длины используемых свечей вокруг вышки устанавливается балкон (полати). Во время спуско-подъемных операций на балконе работает верховой рабочий (помощник бурильщика ). Он устанавливает поднимаемые из скважин свечи за палец либо подает их из-за пальца при спуске в скважину. При использовании 41-метровой вышки балкон устанавливают на высоте 22,5 м от пола, так как бурят с применением 24-25-м свечей.

Очень широко применяют вышки мачтового типа (А-образные вышки). Вышки А-образные секционные мачтового типа представляют собой А-образную металлическую конструкцию, состоящую из двух-, трех- или четырехгранных ног и двух подкосов. Вверху ноги соединяются между собой подкронблочной рамой, на которой монтируется кронблок. Внизу ноги вышки крепятся в опорах вышечного основания. Для предохранения от случайного падения свечей бурильных труб на вышке устанавливаются предохранительные пояса. Вышки А-образного типа по сравнению с вышками башенного типа имеют ряд преимуществ: на их изготовление тратится меньше - металла, они имеют меньшее число деталей, облегчается их монтаж и демонтаж, улучшаются условия работы по затаскиванию труб в буровую и выбросу их на мостки из буровой, а также обзорность в буровой .

Одновременно с монтажом буровой вышки ведут строительство привышечных сооружений. К привышечным относятся следующие сооружения.

1. Редукторный (агрегатный) сарай, предназначенный для укрытия двигателей и передаточных механизмов лебедки. Его пристраивают к фонарю вышки со стороны ее задней панели в направлении, противоположном мосткам. Размеры редукторного сарая определяются типом установки.

2. Насосный сарай для размещения и укрытия буровых насосов и силового оборудования . Насосный сарай строят или в виде пристройки сбоку фонаря вышки редукторного сарая, или в стороне от вышки. В первом случае размеры сарая 5x15 м, во втором - 9x14 м, высота сарая 4,5-5 м.

Стены и крышу редукторного и насосного сараев в зависимости от конкретных условий обшивают досками, гофрированным железом, камышитовыми щитами, резинотканями или полиэтиленовой пленкой.

Использование некоторых буровых установок требует совмещения редукторного и насосного сараев.

3. Приемный мост, предназначенный для укладки бурильных , обсадных и других труб и для перемещения по нему оборудования , инструмента, материалов и запасных частей. Приемные мосты бывают горизонтальные и наклонные. Высота установки приемных мостов регулируется высотой установки рамы буровой вышки, Ширина приемных мостов до 1,5-2 м, длина до 18 м.

4. Система устройств для очистки промывочного раствора от выбуренной по-роды, а также склады для химических реагентов и сыпучих материалов.

5. Ряд вспомогательных сооружений: при бурении на электроприводе - трансформаторные площадки, при бурении на ДВС - площадки, на которых находятся емкости для горюче-смазочных материалов, и т.п.

6. Соцкультобъекты: культбудка, столовая, вагоны-общежития и т. п.

БУРОВЫЕ ЛЕБЕДКИ

Буровую лебедку применяют для спуска и подъема бурильной колонны, спуска обсадных колонн, удержания на весу неподвижной бурильной колонны или медленного ее опускания (подачи) в процессе бурения . Кроме того, в ряде случаев, буровая лебедка используется для передачи мощности от двигателя к ротору, свинчивания и развинчивания труб, подтаскивания грузов и других вспомогательных работ. Лебедка является одним из основных агрегатов буровой установки.

При подъеме крюка мощность подводится к лебедке от двигателей, а при спуске,наоборот, тормозные устройства должны преобразовывать всю освободившуюся энергию в теплоту.

Буровая лебедка состоит из сварной рамы, на которой установлены на подшипниках качения подъемные и трансмиссионные (один или два) валы, ленточный и гидравлический или электрический тормоза и пульт управления. Кроме того, на некоторых лебедках монтируются коробки перемены передач, позволяющие сократить число валов лебедки.

Буровые лебедки оборудуются двумя видами тормозов: ленточными и гидравлическими или электрическими. Ленточные тормоза служат для удержания колонны труб на весу, регулирования скорости спуска и полного торможения в конце спуска, а также для подачи долота в процессе бурения , если бурят без автомата подачи. Буровые лебедки обычно снабжаются двухленточными тормозами с ручным и пневматическим управлением

ТАЛЕВАЯ СИСТЕМА

Талевая (полиспастовая) система буровых установок предназначена для преобразования вращательного движения барабана лебедки в поступательное (вертикальное) перемещение крюка и уменьшения нагрузки на ветви каната

Через канатные шкивы кронблока и талевого блока в определенном порядке пропускается стальной талевый канат, один конец которого крепится неподвижно. Другой конец, называемый ходовым (ведущим), крепится к барабану лебедки.

Кронблок представляет собой раму, на которой смонтированы оси и опоры со шкивами. Иногда рама выполняется за одно целое с верхней частью вышки.

Оснастка талевой системы. По мере углубления скважины вес груза, который приходится поднимать или спускать, беспрерывно увеличивается. Так как двигатель для лебедки подбирается исходя из условий подъема или спуска груза максимального веса, то совершенно очевидно, что в процессе бурения скважины он используется неэффективно. Полная мощность его используется только при достижении проектной глубины скважины и то лишь при подъеме первых свечей. Поэтому стремятся подобрать такой полиспастовый механизм, который потребовал бы меньшей мощности. Это достигается применением различных оснасток талевой системы: 2x3; 3x4; 5x6; 6x7.

Буровые крюки и крюкоблоки. Буровые крюки изготовляют в виде отдельных крюков или крюков, соединенных с талевым блоком (крюкоблоки). Они служат для подвешивания при помощи штропов с элеватором бурильной и обсадной колонн в процессе спуско-подъемных работ, в процессе бурения для подвешивания вертлюга с бурильной колонной, а также для подъема, спуска и подтаскивания грузов при буровых и монтажно-демонтажных работах.

По конструкции крюки бывают одно-, двух- и трехрогие. В настоящее время трехрогие крюки почти полностью вытеснили двурогие и однорогие крюки. Наличие трех рогов позволяет штропы, подвешенные на боковые рога крюков в начале бурения , не снимать до конца бурения скважины, в результате чего облегчается труд буровой бригады и сокращается время, затрачиваемое на вспомогательные операции.

По способу изготовления крюки бывают коваными, составными, пластинчатыми и литыми.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ СПО

Для производства спуско-подъемных операций буровая бригада должна быть оснащена, во-первых, инструментами для захвата и подвешивания колонны труб (элеваторами, клиновыми захватами и т. п.) и, во-вторых, инструментом для свинчивания и развинчивания бурильных и обсадных труб (машинные ключи, круглые ключи и т. п.).

Инструмент для захвата и подвешивания колонны труб. В качестве такого инструмента применяют элеваторы, клинья и спайдеры (элеваторы с плашечными захватами). Устройства для захвата и подвешивания колонн различаются по размерам и грузоподъемности.

Инструменты для свинчивания и развинчивания бурильных и обсадных труб.

В качестве такого инструмента применяют различные ключи. Одни из них предназначаются для свинчивания, а другие для крепления и открепления резьбовых соединений колонны, Обычно легкие круговые ключи для предварительного свинчивания рассчитаны на замки одного диаметра, а тяжелые машинные ключи для крепления и открепления резьбовых соединении на два, а иногда и более размеров бурильных труб и замков.

Механические ключи для свинчивания и крепления труб. С целью облегчения труда и ускорения процесса спуска и подъема широко применяют:

1. Стационарные автоматические ключи типа АКБ, полностью механизирующие все операции по свинчиванию и развинчиванию, включая крепление и раскрепление резьбовых соединений, а также вспомогательные операции (подвод-отвод ключа, захват и освобождение трубы), что позволяет ускорить эти работы на 8-10%. Выпускаются автоматические ключи универсальные, в том числе для свинчивания и крепления обсадных труб - АКБУ. Автоматические ключи должны оснащаться моментомером;

2. Подвесные пневматические ключи типа ПБК, механизирующие основные операции по свинчиванию бурильных труб. Применение ключей типа ПБК ускоряет эти работы на 3-5 %.

Основное направление автоматизации спуско-подъемных операции в настоящее время-оснащение буровых установок средствами механизации и управления спуско-подъемом в оптимальном режиме. Под оптимизацией спуско-подъемных операции понимают минимальные затраты на спуско-подъем с учетом ограничений по технологии проводки скважин.

На основе создания ряда механизмов для автоматизации и механизации отдельных операций спуско-подъемных работ в нашей стране создан автомат спуско-подъем а (АСП). Эта установка позволяет комплексно механизировать спуско-подъемные операции. Комплекс механизмов АСП обеспечивает:

1. совмещение во времени спуска и подъема колонны бурильных труб и ненагруженного элеватора с операциями свинчивания и развинчивания свечей, их установку на подсвечник и вынос к центру скважины;

2. механизацию свинчивания и развинчивания замковых соединений свечей;

3. автоматизацию захвата и освобождения колонны бурильных труб элеватором;

4. механизацию установки свечей на подсвечник и выноса их к центру скважины;

5. механизацию смазки резьбовых соединений свечей.

Совмещение операций достигается введением в комплект установки специальной талевой системы и механизмов для расстановки свечей. При наличии этих механизмов буровая лебедка лишь поднимает и опускает колонну труб и порожний элеватор, все операции с отвинченной свечой производятся механизмами для их расстановки. Это позволяет значительно сократить время на спуско-подъемные операции.

БУРОВЫЕ НАСОСЫ

Буровые насосы предназначены для подачи под давлением бурового раствора в скважину. Для бурения применяются только горизонтальные, приводные, поршневые насосы. Используются двух- и трехцилиндровые буровые насосы.

Нагнетательный трубопровод предназначен для подачи бурового раствора от насоса к напорному буровому рукаву. Нагнетательный трубопровод состоит из горизонтального и вертикального (стояка) участков. На горизонтальном участке трубопровода монтируются патрубки для присоединения к насосам, патрубки для обвязки противовыбросового оборудования , магистральные и пусковые задвижки и патрубок для манометра. Горизонтальный участок трубопровода выполняется с уклоном в сторону насосов для обеспечения отекания бурового раствора через пусковую задвижку, которая устанавливается в самой низкой точке трубопровода.

Стояк - вертикальный участок трубопровода - в верхней части имеет горловину с фланцем для присоединения бурового шланга, а в нижней части - патрубок с задвижкой для присоединения промывочных агрегатов и патрубок для манометра.

В процессе эксплуатации буровых насосов в нагнетательном трубопроводе может создаться давление, превышающее допустимое. Это может привести к разрыву напорной линии и самого насоса и к травмированию обслуживающего персонала.

Для предупреждения аварий такого рода на каждом буровом насосе монтируется специальное устройство, в которое вставляется предохранитель - тарированная на определенное давление пластина. Это устройство соединяется со сливной трубой, через которую при разрыве предохранительной пластины буровой раствор отводится в приемную емкость.

СИЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Под силовым приводом понимается комплексное устройство, осуществляющее преобразование электрической энергии или энергии топлива в механическую и обеспечивающее управление преобразованной механической энергией.

Основные элементы силового привода - двигатель, передаточные устройства (механизмы) от него к исполнительному механизму и устройства системы управления.

Привод основных исполнительных механизмов буровой установки (лебедки, буровых насосов, ротора) называется главным приводом. В зависимости от вида двигателя и типа передачи он может быть электрическим, дизельным, дизель-гидравлическим, дизель-электрическим и газотурбинным . Наиболее широко применяются в современных буровых установках электрический, дизельный, дизель-гидравлический, дизель- электрический приводы.

Основные преимущества электрического привода переменного тока - его относительная простота в монтаже и эксплуатации , высокая надежность, экономичность. В то же время буровые установки с этим типом привода можно использовать лишь в электрифицированных районах.

Дизельный привод применяют в районах, не обеспеченных электроэнергией необходимой мощности. Основной недостаток ДВС - отсутствие реверса, поэтому необходимо специальное устройство для получения обратного хода. ДВС типа дизель допускают перегрузку не выше 20%.

Дизель-гидравлический привод состоит из ДВС и турбопередачи. Турбопередача - это промежуточный механизм, встроенный обычно между дизелем и трансмиссией. Применение турбопередачи обеспечивает: плавный подъем груза на крюке; работу двигателя, если нагрузка на крюке больше той, которую сможет преодолеть ДВС, в этом случае двигатель будет работать при пониженных, но вполне устойчивых частотах вращения; большую долговечность передачи.

Наибольшим преимуществом обладает привод от электродвигателей постоянного тока, в конструкции которого отсутствуют громоздкие коробки перемены передач, сложные соединительные части и т. п. Электрический привод постоянного тока имеет удобное управление, может плавно изменять режим работы лебедки или ротора в широком диапазоне.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ, ОЧИСТКИ И ОБРАБОТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА

Приготовление буровых растворов может осуществляться в механических мешалках и гидравлических смесителях.

В настоящее время в отечественной практике для приготовления буровых растворов широко применяются порошкообразные материалы. Для приготовления буровых растворов из этих материалов используют следующее оборудование : блок приготовления раствора (БПР), выносной гидроэжекторный. смеситель, гидравлический диспергатор, емкости ЦС, механические и гидравлические перемешиватели, поршневой насос.

БПР представляет собой единый транспортабельный блок, на раме которого смонтированы две цилиндрические телескопические емкости, состоящие из общего нижнего основания, на котором установлены неподвижные части емкости, и верхней подвижной части. Обе части емкости соединены между собой уплотнением из резинотканевой материи.

В целом ряде случаев буровой раствор приготовляется при помощи механической мешалки (глиномешалки). В механических глиномешалках можно приготовить растворы из сырых глин, глинобрикетов и глинопорошков.

Более эффективны, чем глиномешалки, фрезерно-струйные мельницы. Фрезерно-струйная мельница представляет собой металлическую емкость, разделенную перегородкой на две части: приемный бункер и метательную камеру с лопастным ротором. Комовая глина загружается в бункер, куда подается вода. Лопастной ротор измельчает и выбрасывает глину вместе с водой на диспергирующую рифленую плиту, где происходит интенсивное диспергирование глины.

Очистка промывочной жидкости от обломков выбуренной породы (шлама). Буровой раствор, выходящий на поверхность из скважины, может быть вновь использован, но для этого он должен быть очищен от обломков выбуренной породы (шлама).

Для очистки бурового раствора от шлама используется комплекс различных механических устройств: вибрационные сита, гидроциклонные шламоотделители (песко и маслоотделители), сепараторы, центрифуги. В составе циркуляционной системы все эти механические устройства должны устанавливаться в строгой последовательности. При этом схема прохождения бурового раствора должна соответствовать следующей технологической цепочке: скважина - газовый сепаратор- блок грубой очистки от шлама (вибросита) -дегазатор-блок тонкой очистки от шлама (песко- и илоотделители, сепаратор)-блок регулирования содержания и состава твердой фазы (центрифуга, гидроциклонный глиноотделитель)-буровые насосы - скважина.

Для очистки буровых растворов, как обязательная, принята трехступенчатая система.

Вибросита. Очистка бурового раствора от шлама с помощью вибрационных ситмеханический процесс, в котором частицы отделяются с помощью просеивающего устройства.

Гидроциклонные шламоотделители. Буровой раствор подается насосом в гидроциклон. Под влиянием центробежных сил более тяжелые частицы отбрасываются к периферии и по конусу гидроциклона спускаются вниз и сливаются наружу. Чистый буровой раствор концентрируется в центральной части гидроциклона и сливается в приемный резервуар.

МАЛАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ

К малой механизации относятся машинные ключи, элеваторы, доска отворота долота, крючки (для подвода и отвода труб).

Элеватор служит для захвата и удержания на весу колонны бурильных (обсадных) труб при спуско-подъемных операциях и других работах на буровой. Применяют элеваторы различных типов, отличающиеся размерами в зависимости от диаметра бурильных или обсадных труб, грузоподъемностью, конструктивным исполнением и материалом для их изготовления.

Элеватор при помощи штропов подвешивается к подъемному крюку.

Клинья для бурильных труб используют для подвешивания бурильного инструмента в столе ротору Они вкладываются в конусное отверстие между трубой и вкладышами ротора. Применение клиньев ускоряет работы по спуско-подъемным операциям. В последнее время широко используются автоматические клиновые захваты с пневматическим приводом - ПКР (в этом случае клинья в ротор вставляются не вручную, а при помощи специального привода, управление которым вынесено на пульт бурильщика).

Клинья для обсадных труб (элеваторы с плашечными захватами). Для спуска тяжелых обсадных колонн применяют клинья с неразъемным корпусом. Клинья устанавливают на специальных подкладках над устьем скважины. Клин состоит из массивного корпуса, воспринимающего вес обсадных труб.

Машинные ключи. Операция крепления и открепления резьбовых соединений бурильных и обсадных колонн осуществляется двумя машинными ключами, при этом один ключ (задерживающий) - неподвижный, а второй (завинчивающий) - подвижный.

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ (КИП)

К КИП относятся: манометры (МБГ-1), гидравлический и электрический индикаторы веса (ГИВ-6 и МКН-1), датчик для измерения крутящего момента на роторе (ДКМ), уровнемер (УП-11М), тахометры (используются для определения частоты вращения силового привода), расходомеры (РГР-7), приборы для определения свойств промывочной жидкости.

Нагрузку на забой определяют как разницу между весом буровой колонны, когда инструмент чуть приподнят над забоем, и весом ее во время бурения . Вес буровой колонны измеряют индикатором веса по натяжению неподвижного конца талевого каната.

Разработаны и находят применение в практике гидравлические и электрические индикаторы веса.

Гидравлические индикаторы выпускают на пределы измерения 40-80 кН, 120-180 кН и 200-250 кН. Трансформаторы давления градуируют с канатами определенного диаметра. Основная приведенная погрешность составляет ±2,5%.

Гидравлические индикаторы веса просты по конструкции, несложны в эксплуатации, однако не позволяют производить дистанционные измерения и регистрацию параметров, часто нарушается герметичность измерительных систем.

Электрические индикаторы веса также измеряют вес бурового инструмента и давление на забой по нагрузке в «мертвом» конце талевого каната. В их состав входят датчик с преобразователем и вторичный прибор.

Предел измерения нагрузки электрическим индикатором веса - до 250 кН, погрешность измерения - 2,5%.

Крутящий момент на роторном столе контролируют по силе, передаваемой ротором подроторному основанию. Крутящий момент измеряют независимо от направления вращения ротора и натяжения цепной передачи. Крутящий момент роторного стола, приводящий во вращение колонну труб с инструментом, измеряют по изменению натяжения цепной передачи датчиком ДКМ, который устанавливают под ведущей вет-

вью цепи привода роторного стола. Один из важнейших параметров режима промывки скважины - расход бурового раствора. Для измерения расхода разработаны различные устройства. На практике наиболее широко применяют индукционный расходомер РГР-7, принцип действия которого основан на законе электромагнитной индукции.

Контроль за давлением бурового раствора имеет существенное значение. Изучение давления в нагнетательной системе буровой установки позволяет судить о работе насосов и всей циркуляционной системы, эффективности промывки скважины, сигнализирует о возможных осложнениях.

Для контроля давления бурового раствора на выкиде насоса используют механические и электрические манометры. Наиболее широкое применение нашел манометр буровой геликсный МБГ-1, принцип действия которого основан на преобразовании измеряемого давления в угол поворота бесконтактного сельсина-датчика с последующей дистанционной передачей показаний.

Для непрерывного измерения уровня бурового раствора в приемной емкости буровых насосов и выдачи светового и звукового сигналов аварии при отклонении уровня от установленного служит уровнемер УП-11М, состоящий из двух датчиков (поплавкового типа) уровня, переключателя, регистратора, сигнальной сирены. Прибором можно измерять уровень до 0,9 м, основная приведенная погрешность его измерения составляет ± 6%.

К наиболее важным параметрам, характеризующим буровой раствор, относится плотность. От плотности зависит давление на пласты, образующие стенки скважины, перенос энергии от насоса к забойному двигателю (турбобуру), размыв породы на забое и т. д.

Устройства для измерения, плотности жидкости - плотномеры по принципу действия делят на гравитационные (АВП-1), в которых взвешивается определенный объем жидкости; гидростатические, измеряющие давление столба жидкости постоянной высоты (к ним относятся и пьезометрические); поплавковые; радиоактивные (ПЖР-5), основанные на принципе поглощения радиоактивного излучения; резонансные (вибрационные), в которых используется частота собственных колебаний твердых тел в исследуемой среде. В гравитационных плотномерах чувствительный элемент представляет собой камеру постоянного объема, через которую непрерывно протекает контролируемая жидкость. Приращение массы чувствительного элемента пропорционально изменению плотности.

К основным характеристикам буровых растворов относят реологические показатели (параметры): предельные статическое и динамическое напряжения сдвига, эффективную и пластическую вязкость.

При нормальной температуре предельное статическое напряжение сдвига измеряют прибором СНС-2, который состоит из измерительной части и привода, смонтированного на прямоугольной плите.

Для измерения предельных статического и динамического напряжении сдвига и эффективной и пластической вязкости предназначены ротационные вискозиметры ВСН-2 и ВСН-3. ВСН-2 применяют для исследования свойств бурового раствора при повышенных температурах (до 200° С) и давлениях (до 15 МПа).

Ротационный вискозиметр ВСН-3 предназначен для измерения пластической вязкости, предельных динамического и статического напряжений сдвига буровых растворов при атмосферном давлении и температуре до 373о К. Прибор применяют кк в промысловых, так и в лабораторных условиях.

Для исследования буровых растворов при высоких температурах и давлениях применяют высокотемпературный реометр. Реометр позволяет определить предельное статическое напряжение сдвига в диапазоне от 60 до 200 Па. Максимальная температура нагрева исследуемого раствора 300° С, максимальное рабочее давление 15 МПа.

От интенсивности водоотдачи буровых растворов и, следовательно, от коркообразования зависят степень изменения объема склонных к набуханию горных пород и сужения ствола, образование осыпей, следствием чего могут быть затяжки и прихваты бурильного инструмента, снижение коллекторских свойств продуктивных пластов в приствольной зоне, приводящее к снижению их нефтеотдачи , качества цементирования скважин.

Разработаны различные методы и устройства для измерения водоотдачи в статическом и динамическом режимах. Все устройства включают емкость для бурового раствора и фильтр и позволяют создавать перепады давления на фильтрующем элементе.

Для измерения статической водоотдачи при нормальных условиях используют устройство ВМ-6. Прибор типа УИВ-2 предназначен для измерения статической водоотдачи буровых растворов при 250° С и перепадах давления до 5 МПа.

Существуют методы и устройства для установления общего содержания газа в буровом растворе и устройства для определения компонентного состава газа . К первой группе можно отнести метод, основанный на естественной дегазации жидкости при пятикратном разбавлении водой, и устройства ВГ-1, ВГ-2. ВГ-1 позволяет определить как содержание газа , так и водоотдачу бурового раствора.

Ко второй группе устройств относятся полуавтоматические приборы контроляпараметров растворов, автоматический детектор газа , автоматический прибор, установки для газометрических работ при бурении скважины.

Схема буровой установки для глубокого вращательного бурения ;

1 - долото; 2 - гидравлический забойный двигатель (при роторном бурении не устанав ливается); 3- бурильная труба; 4 - бурильный замок; 5 - лебедка; б - двигатели лебедки и ротора; 7 - вертлюг; 8 - талевый канат; 9 - талевый блок; 10 - крюк; 11 - буровой шланг; 12 - ведущая труба; 13 - ротор; 14 - вышка; 15 - желоба; 16 - обвязка насоса; 17 - буровой насос; 18 - двигатель насоса; 19 - приемный резервуар (емкость).

Обустраивать колодец под воду целесообразно при небольшой глубине залегания грунтового водоносного слоя, в иных случаях потребуется скважина, а значит, буровая установка. Неглубокие потоки воды часто используются как технические, для полива огорода и наполнения бассейна, а вот для питья лучше копать намного глубже.

Буровая установка – система устройств и механизмов, используемых для пробивания шурфов и укрепления стенок скважин. Конструкции повсеместно вошли в использование как самый простой инструмент для добычи воды. Но область применения данных систем довольно широка:

• Пробуривание скважин для проведения инженерных работ;
• Бурение шурфов под воду;
• Обустройство разведывательных шахт.

По видам делят скважины на:

1. Артезианские – до 100 м глубины, обычно подают воду в несколько домов или коттеджей. Срок эксплуатации до 50-60 лет.
2. Трубчатые/абиссинские – до 12 м глубины. Как правило, обустраиваются на верхнем водоносном горизонте, куда не попадает мусор, грязь. Срок службы 15-20 лет, затем шахта может заилиться и потребуется новый колодец или углубление до следующего слоя глубиной до 30 метров.

Типы буровых установок, принцип работы

Ручные буровые установки

Имеют следующие характеристики:

1. Малая производительность;
2. Скромные габариты;
3. Использование на небольших глубинах;
4. Не подходят для тяжелых и плывучих грунтов.

Ударно-канатный тип

Ударно-канатные буровые установки для обустройства скважин на воду обладают следующими свойствами:

1. Простые в монтаже и сборке;
2. Удобные в эксплуатации;
3. Имеют высокий рабочий КПД;
4. На выходе получается хорошая глубокая скважина на воду с долгим сроком эксплуатации;
5. Сниженная скорость пробуривания;
6. Возможная глубина бурения до 100 и более метров;
7. Можно применять на каменистых, тяжелых грунтах;
8. Иногда требуется дополнительное оснащение, что увеличивает стоимость установки.

Ударно-канатная бурильная система применяется уже давно и считается одной из самых доступных в частных малых хозяйствах по цене и простоте работы. Принцип функциональности:

• Используется буровой ударный патрон, который под действием тяжести разбивает грунтовые слои;
• Движение запускается посредством лебедки;
• Каждый слой грунта вытаскивается желонкой.

Для укрепления стенок шахты требуется оснащение обсадными трубами и цементирование всей конструкции. Нелишним будет оборудовать дополнительные фильтры. Ударно-канатная технология бурения считается подходящей для песчаных и глинистых почв.

Простая конструкция включает: опорную треногу с блоком и закрепительным канатом, привод, отвечающий за движение патрона и сам патрон с насадкой массой до 120 кг.

Шнековые системы

Шнековые буровые установки намного практичнее, чем ударно-канатная буровая установка, так как обладают повышенной производительностью. Однако применять бурильные конструкции лучше на просушенных и достаточно мягких почвах без камней, иначе можно сломать шнековый механизм. Работы осложняются требованием постоянной очистки функционирующей насадки от грунтовых накоплений.

Принцип работы заключается в том, что винтовой бур вкручивается в грунт, при этом взрыхленные пласты почвы оседают на лопастях и через 2-3 прохода бур необходимо чистить. Технология бурения предельно проста и известна, а конструктивно бур состоит из шнека, штанги (ее нужно наращивать по мере заглубления в почву) и привода механического или ручного типа.

Важно! Ручной привод шнековой системы лучше подходит для бурения малых скважин, для большой глубины потребуется оснащение механизированным станком.

Бурение вращательного типа с промывкой

Вращательно роторные буровые установки считаются самыми лучшими для использования в частных хозяйствах. Они используются на любых грунтах, имеют высокую скорость работы, но при этом достаточно дорого стоят и для бурения артезианских скважин на воду требуется лицензия.

Данная буровая установка оснащена дополнительной системой промывки, чтобы осуществлять подъем раздробленного грунта. При этом конструкция может иметь:

• Прямой тип промывки , когда раствор подается через систему шлангов, а грунтовые массы вымываются непосредственно через шурф;
• Обратный тип – при котором вода подается сразу в шахту, грунт же вынимается буровым оборудованием.

Технология бурения вращательно-роторного типа подходит для использования на любых почвах, а также показана для бурения достаточно глубоких скважин на воду. Благодаря прочной конструкции бура, состоящего из штанги, с механизмом вращения, разрушающим грунт, приводом, помпы и вертлюга, данные буровые установки хорошо справляются с плывунами. Для устойчивости элементы закрепляются на рамке, выполненной из стали и способной выдерживать значительные нагрузки.

Важно! Вращательно-роторные конструкции сочетают ударную и вращательную систему бурения, что идеально для прохождения даже каменистых грунтов, подверженных сезонному смещению.

Технологий бурения скважин на воду существует несколько, поэтому выбор определяет только сам хозяин. Помимо ценовой составляющей неплохо учитывать:

1. нужную производительность скважины на воду, которая получится в конечном итоге;
2. состояние грунта;
3. возможность образования плывунов;
4. глубину залегания грунтовых водоносных слоев;
5. глубину точки промерзания почвы;
6. подвижность грунтов при сезонных паводках и осадках.

Основы бурения скважин на воду просты, поэтому оборудовать собственный автономный источник водоснабжения на участке не составит проблем для каждого хозяина.