Назначение и устройство буровых машин и механизмов

    Рис.2 - Схема работы двухцилиндрового бурового насоса:

1. компенсатор; 2- цилиндр; 3-шток;  4-крейцкопф; 5-шатун; 6- кривошип; 7-вал; 8-всасывающий трубопровод; 9-фильтр; 10-приемный чан; 11-всасывающие клапаны; 12-поршень; 13-нагнетательные клапаны; 14-напорная линия

    Циркуляционная  система буровой установки служит для сбора и очистки отработанного  бурового раствора, приготовления новых  его порций и закачки очищенного раствора в скважину. Она включает систему отвода использованного раствора (желоба 20 от устья скважины 1, механические средства отделения частичек породы (вибросито 3, гидроциклоны 4), емкости для химической обработки, накопления и отстоя очищенного раствора 6,8 шланговый насос 7, блок приготовления свежего раствора 5 и буровые насосы 9 для закачки бурового раствора по нагнетательному трубопроводу 10 в скважину. 
 
 

    3.4. Способы очистки  и приготовления  промывочной 

            жидкости. 

    Приготовление бурового раствора – это получение промывочной жидкости с необходимыми свойствами в результате переработки исходных материалов и взаимодействия компонентов.

    Организация работ и технология приготовления бурового раствора (БР) зависит от его рецептуры, сочетания исходных материалов и технического оснащения. Рассмотрим их на примере приготовления глинистого раствора. Такой раствор приготовляют либо централизованно на глинозаводе, либо непосредственно на буровой. Централизованное обеспечение БР целесообразно при длительном разбуривании крупных месторождений и близком расположении буровых, когда для проводки скважин требуются растворы с одинаковыми или близкими параметрами. На глинозаводах в гидромешалках объемом 20-60 куб. м. приготовляют 400-1000 куб. м. глинистого раствора в сутки. Доставляют его на буровую по трубопроводу, в автоцистерне или на специальных судах.

    При большой разбросанности буровых, сложности  доставки готового раствора на них, потребности  в растворах с различными параметрами  целесообразно готовить глинистые растворы непосредственно на буровой. Для этого в настоящее время буровые оснащают блоком приготовления бурового раствора из порошковых материалов.

    Блок  приготовления БР из порошкообразных  материалов состоит из двух бункеров общим объемом 42 куб. м., системы подачи глинопорошка и гидравлического смесителя. При подачи воды с большой скоростью через патрубок в смесительной камере создается разряжение и в нее из воронки гидросмесителя поступает глинопорошок. Образовавшееся смесь поступает в емкость, откуда направляется в запасные доводки раствора. Производительность гидросмесителей достигает 80 куб м. раствора в час.

    Готовый БР через напорный рукав, присоединенный к неподвижной части вертлюга, закачивается в бурильную колонну буровыми насосами. Пройдя по бурильным трубам вниз, он с большой скоростью проходит через отверстия в долоте к забою  скважины, захватывает частички породы, а затем поднимается между стенками скважины и бурильными трубами. Отказываться от его повторного использования экономически нецелесообразно, а использовать без очистки вновь нельзя, так как в противном случае происходит интенсивный образовательный износ оборудования и бурильного инструмента, снижается удерживающая способность БР, уменьшаются возможности выноса новых крупных обломков породы.

    Через систему очистки необходимо пропускать и вновь приготовленные растворы, так как в них могут быть комочки нераспустившейся глины, непрореагировавших химреактивов и других материалов.

    Очистка промывочной жидкости осуществляется за счет естественного выпадения частиц породы в желобах и емкостях, так и принудительно в механических устройствах (виброситах, гидроциклонах и т.д.) Использованный БР из устья скважины 1 через систему желобов поступает на расположенную наклонную и вибрирующую сетку вибросита 3. При этом жидкая часть раствора свободно проходит через ячейки сетки, а частицы удерживаются на стенке и под воздействием вибрации скатываются под уклон. Для дальнейшей очистки БР с помощью шламового насоса 7 прокачивается через гидроциклоны 4, в которых удается отделить частицы породы размером до 10-20 мкм. Окончательная очистка раствора от мельчайших взвешенных частиц породы производится в емкости 6 с помощью химреагентов, под действием которых очень мелкие частицы как бы слипаются, после чего выпадают в осадок.

    При отстаивании в емкостях 6 и 8 одновременно происходит выделение растворенных газов из раствора.

    Очищенный БР насосом 9 по нагнетательному трубопроводу 10 вновь подается в скважину. По мере необходимости в систему вводится дополнительное количество свежеприготовленного раствора из блока 5. 

4 Подготовительные работы к бурению. 

    По  окончании монтажа бурового оборудования и строительства привышечных  сооружений БУ принимается специально созданной комиссией. Буровой мастер вместе с бригадой проверяют правильность и качество строительно-монтажных работ. Для предупреждения возможных несчастных случаев в процессе бурения. Особое внимание должно быть уделено проверке безопасности условий работы.

    Электрическое оснащение БУ должно быть выполнено в соответствии с существующими нормами. Оборудование должно быть исправным и безопасно работать. Приемка оборудования и сооружений оформляется  соответствующим актом. Затем буровая бригада начинает подготовительные работы для бурения. Прежде всего производится оснастка талевой системы, монтаж и опробование объекта в малой механизации.

    Сооружение  скважины начинают с установки шахтового  направления для укрепления устья  скважины от обвалов и размыва  промывочной жидкостью. При устойчивых породах шахтовое направление устанавливают в процессе работ по сооружению вышки. Для этой цели роют шахту глубиной 4-5м, в которой устанавливают направление из труб. Центр направления должен совпадать с центром вышки по ее нижней раме; кроме того, направление должно быть выверено на вертикальность при помощи отвеса. В случаях, когда у поверхности залегают неустойчивые породы, бурят направление при помощи ротора до глубины 15-20м. После того в пробуренную скважину опускают направление из труб, центрируют его и заливают пространство между стенками скважины и направлением цементом. Верхний конец направления должен доходить до желоба, по которому буровой раствор направляется в циркуляционную систему.

    После того, как вышка отцентрирована и  ротор установлен на место, приступают к бурению под шурф для ведущей трубы. Шурф необходим для опускания ведущей трубы во время наращивания бурильных труб и в периоды, когда не производится бурение. Под шурф бурят трубобуром или ротором. Для забуривания под шурф турбобуром над устьем скважины предварительно собирают долото, турбобур и ведущую трубу. Шурф пробуривают глубиной 15-16 м. Затем в шурф опускают две свинченные обсадные трубы (двухтрубку) диаметром 273 мм, верхний конец двухтрубки снабжается козырьком для облегчения завода в шурф конца ведущей трубки. 

4.1 Пусковая конференция. Геолого-технический наряд.  

    До  начала бурения скважины или пуска руководством УБР (экспедиции) должна проводиться пусковая конференция с участием всего состава буровой бригады, руководителей. Центральной инженерно-технической службы (ЦИТС), высшего монтажного подразделения и УБР (экспедиции). К проведению пусковой конференции должны быть привлечены главные специалисты УБР (технологи, геологи, механики, энергетики, экономисты), а также представители общественных организаций.

    Во  время пусковой конференции бригада  подробно знакомиться с конструкцией скважины, геологическим разрезом, свойствами пород, ожидаемыми осложнениями и режимом бурения. Здесь же обсуждаются  технические мероприятия, которые  должны обеспечить скоростную и безаварийную работу скважины. Бригада знакомиться с особенностями работы в условиях хозрасчета. Новой формой бригадного хозрасчета является коллективный подряд. Хозяйственно- плановую основу его составляют заключаемый между администрацией и буровой бригадой договор. Главные механик и энергетик буровой организации или представители их служб вместе с буровым мастером до начала бурения обязаны ознакомить весь состав бригады с правилами и инструкциями новых видов оборудования и инструмента и провести дополнительный инструктаж рабочих по технике безопасности.

    Бурение скважины может быть начато при наличии на буровой следующих документов: геологический наряд (ГТИ) и профиля наклонно-направленной скважины ( при необходимости); режимно-технологической карты, а при бурении скважин глубиной 3000м. и более – проекта бурения, акта о вводе в эксплуатацию установки с разрешением на начало бурения органов Федерального горного и промышленного надзора России; наряда (нормативной карты) на буровые работы.

    ГТН состоит из двух частей: геологической и технической.

    Геологическая часть содержит следующие данные:

• горизонты и глубины, на которые будет пройдена скважина, характер пород и предполагаемые углы падения пластов на протяжении всей скважины;
• интервалы, которые должны буриться с отбором шлама из промывочной жидкости;
• глубина замера кривизны скважины;
• интервалы глубин, на которых могут ожидаться нефтегазообразования, осложнения, связанные с нарушением целостности ствола, скважины, затяжки и поглощения промывочной жидкости;
• плотность, вязкость, водоотдача и процент содержания песка;
• крепость проходимых пород.

      Кроме того, в геологической части  наряда описывается конструкция  скважины. Для эксплуатационной  колонны указывается способ испытания на герметичность, а также интервал прострела отверстий и их количество.

    Техническая часть наряда содержит следующие  указания:

• тип долота и его размер;
• число рейсов долотом каждого типа и размера;
• число оборотов инструмента (при роторном бурении)
• осевую нагрузку на долото;
• режимы работы буровых насосов.

    Далее приводятся указания по СПО (оснастка талевой системы), число свечей лебедки. Кроме того, указываются интервалы  расширения ствола скважины перед спуском  колонны, обсадных труб.

    В верхней части ГТН даются общие  данные по скважине: название месторождения; где располагается скважина; номер скважины и цель бурения; проектные глубина и горизонт. Затем приводится перечень оборудования. 

    4.2 Бурильная колонна. 

    Бурильная колонна является связующим звеном между долотом, находящимся на забое  скважины, и буровым оборудованием, расположенным на поверхности. Она предназначена для подвода энергии (механической, гидравлической, электрической) к долоту, обеспечения подачи бурового раствора к забою, созданию осевой нагрузки на долото, восприятия реактивного момента долота и забойного двигателя.

    Основные  элементы, составляющие бурильную колонну, - ведущие трубы, бурильные трубы, бурильные замки, переводчики, центраторы бурильной колонны, утяжеленные  бурильные трубы (УБТ).

    Бурильные трубы предназначены для передачи вращения долоту (при роторном бурении) и восприятия реактивного момента двигателя при бурении с забойными двигателями, создания нагрузки на долото, подачи бурового раствора на забой скважины для очистки его от разбуренной породы и охлаждения долота, подъема из скважины изношенного долота и спуска нового и т. д.

    Бурильные трубы отличаются повышенной толщиной стенки и как правило имеют  коническую резьбу с обеих сторон. Трубы соединяются между собой с помощью бурильных замков. Для обеспечения прочности резьбовых соединений концы труб делают утолщенными. По способу изготовления трубы могут быть цельными и с приваренными соединительными концами. У цельных труб утолщение концов может быть обеспечено высадкой внутрь и наружу.

    При глубоком бурении используют стальные и легкосплавные бурильные трубы с номинальными диаметрами 60, 73, 89, 102, 114, 127 и 140мм. Толщина стенки труб составляет от 7 до 11мм, а их длина 6, 8 и 11,5м

    Наряду  с обычными используют утяжеленные  бурильные трубы (УБТ). Их назначением является создание нагрузки на долото и повышение устойчивости нижней части бурильной колонны.

    Ведущая труба предназначена для передачи вращения от ротора к бурильной колонне (роторное бурение) и передачи реактивного  момента от бурильной колонны ротору (при бурении с забойным двигателем). Эта труба, как правило, имеет квадратное сечение и проходит через квадратное отверстие в роторе. Одним концом ведущая труба присоединяется к вертлюгу, а другим – к обычной бурильной трубе круглого сечения.

    Длина граней ведущей трубы определяет возможный интервал проходки скважины без наращивания инструмента. При малой длине ведущей трубы увеличивается число наращиваний и затраты времени на проводку скважины, а при большой – затрудняется их транспортировка.