Принцип работы нефтяной буровой установки

Принцип работы нефтяной буровой установки

Нефтяные буровые установки состоят из различных металлоконструкций, приспособлений и устройств. С помощью этой техники быстро находят нефть и налаживают ее добычу.

Места использования нефтяных буровых установок

С их помощью бурят скважины на суше и в море. В первом случае чаще используют передвижные установки. Во втором случае их размещают на эстакадах, плавучих платформам или судах.

Назначение установок

Они предназначены для бурения скважин следующих типов:

1. Эксплуатационных. Позволяют добывать нефть и газ.
2. Нагнетательных. С их помощью закачивают в продуктивные слои воду, газ или обычный воздух. Благодаря этому удается поддерживать в них необходимое для извлечения сырья давление, тем самым увеличивается эффективность использования добывающих скважин.
3. Разведочных. Они позволяют находить месторождения и определять их контуры. При этом проводят испытания и оценивают запасы черного золота.
4. Специальных (опорных, параметрических, оценочных и контрольных). Позволяют специалистам изучить пластовое строение участка, определить изменение свойств продуктивного пласта, отслеживать давление, а также определить уровень выработки определенных участков. Также с их помощью нефтяники обеспечивают внутрипластовое горение, газифицируют нефть, сбрасывают сточные воды в нижние слои и т. д.
5. Структурно-поисковых. Позволяют определить расположение нефтегазоносных структур по верхним маркирующим горизонтам. При этом информацию удается получить с помощью неглубоких и недорогих скважин.

Виды и классификация нефтяных буровых установок

Это оборудование классифицируют следующим образом.

По виду работ

Они могут предназначаться для выполнения:

• эксплуатационных работ;
• разведочных работ;
• технических скважин.

Способу бурения

В них применяются следующие технологии бурения:

• вращательная;
• вращательно-ударная;
• ударно-вращательная;
• вибрационная;
• огнеструйная;
• ударная;
• разрядно-импульсная.

Типу привода

В них может использоваться следующий привод:

• электрический;
• электрогидравлический;
• дизельный;
• дизель-электрический;
• дизель-гидравлический.

Способу передвижения

По способу передвижения они могут быть:

По ГОСТу 16293-89 они классифицируются так, как указано на нижней картинке.

Конструкция нефтяных буровых установок

Они состоят из следующих органов и систем.

Исполнительные органы и системы

Вышка — это основная несущая конструкция любой буровой установки. По конструкции она может быть:

1. Мачтовой (механическая рабочая часть размещается на двух опорах).
2. Башенной (в их конструкции используются четыре несущие опоры, которые равномерно передают нагрузку на грунт).
3. С двумя или четырьмя опорами.
4. А- или П-образной.

Башенные конструкции более габаритные, потому что они рассчитаны на глубинное бурение.

К исполнительному оборудованию также относят:

• буровую лебедку;
• СВП;
• ротор;
• талевую систему;
• буровой насос.

Силовые системы и агрегаты

К ним относятся дизельные и электрические моторы, пневмо- и гидроприводы.

Вспомогательные конструкции, механизмы и системы

Сюда входят основания, укрытия, механизмы передвижения, приемный мост, вспомогательная лебедка, система водоснабжения, обогрева, звукоизоляции, осветительная и вентиляционная техника.

Органы управления

К ним относятся системы пневматического и электрического управления.

Органы информирования

Это комплекс приборов контроля за бурением.

Виды оборудования для бурения

К этому оборудованию относится вся техника, используемая в бурении и ремонте, а также вспомогательный инструмент.

Все это оборудование условно делится на 2 группы: технологическое и вспомогательное.

Небольшой группой являются вспомогательные инструменты. В основном они рассчитаны на обслуживание технологического оборудования, а также на укрепление стенок скважины.

К ним относятся:

• хомуты;
• вертлюги;
• обсадные трубы;
• шарнирные ключи.

Большой группой является — технологическое оборудование, к которому относятся разнообразные инструменты, используемые при бурении. Основным элементом любой буровой является долото, разрушающее породу и прокладывающее в земной коре скважину. Долота могут быть разных конструкции и диаметров.

По конструкции они делятся на 3 группы:

Важным элементом долота являются лопатки, которые, как лезвие, разрезают грунт. По назначению они могут быть для грунта, песка, глины и скальной породы. Эти детали вместе с долотами считаются самыми быстроизнашиваемыми.

Следующим элементом этого оборудования являются штанги, с помощью которых соединяют долото с приводом. Они могут быть цельноковаными и сварными, но тоже предварительно откованными.

Расширители — позволяют расширять скважину до необходимых для протаскивания труб размеров. Они отличаются по типу грунта, в котором могут использоваться.

Вертлюги, адаптеры и трубные захваты — тоже технологические приспособления. Каждое из них предназначено для выполнения определенной работы.

Необходимо отметить и аварийное оборудование, позволяющее предупреждать и устранять аварийные ситуации. Оно рассчитано на извлечение буровых колонн и обсадных труб.

Электрогенераторы, буровые насосы

Электрогенератор — это тоже один из главных элементов буровой установки, потому что он позволяет обеспечить автономным электропитанием все электрооборудование. Для запуска он оснащается мощным аккумулятором. Благодаря электрогенератору удается практически все аварии устранять на месте работы.

Буровой насос — неотъемлемый элемент циркуляционной системы любой буровой. Он позволяет подавать в скважину буровой раствор и откачивать его обратно. Благодаря этому удается поднимать из недр земли выработанную породу, укреплять скважину и охлаждать долото.

Его изготавливают в различных вариантах. Наиболее используемыми считаются двух- и трехпоршневые устройства. Состоит такая конструкция из гидравлической и приводной части. В последней вращательный момент привода преобразуется в поступательное движение, которое передается поршням. В первой же части энергия, идущая от поршней, преобразуется в гидравлическую.

Технология добычи нефти

Нефть добывается несколькими способами, но для организации этого процесса требуется правильно обустроенная скважина.

Устройство скважин

Бурят скважины буровыми машинами на глубину до нескольких километров. При этом их делают:

• вертикальными;
• наклонными;
• прямолинейно искривленными;
• искривленными;
• прямолинейно искривленными (с горизонтальным участком);
• сложноискривленными.

Их поперечное сечение чаще всего круглое, ⌀ до 40 см.

Стенки скважин укрепляют высокопрочными металлическими обсадными трубами, при этом в пустоты между этими трубами и стенками скважины под давлением закачивают цементный раствор, которым разделяют пласты, а также хорошо защищают обсадную колонну от вод.

Технология добычи

Когда скважина полностью обустраивается, то на нее устанавливают оборудование для добычи.

Существуют три наиболее распространенных способа добычи нефти.

Фонтанный

Нефть или газ поднимается на поверхность земли по стволу скважины самостоятельно (под действием пластового давления).

• простой;
• минимальные затраты электричества;
• простое управление откачкой;
• длительный срок эксплуатации техники.

Для контроля над такой скважиной на нее устанавливают запорную арматуру, которая в процессе добычи позволяет управлять потоком сырья (контролировать его давление и консервировать скважины).

После окончания фонтанирования остатки нефти начинают качать газлифтным и насосным способами.

Газлифтный

Это способ применяют в том случае, если пластового давления не хватает для естественного извлечения сырья из недр. В этом случае для выталкивания нефти на поверхность в скважину компрессорами закачивают воздух или углеводородный газ. Данный способ бывает компрессорным и бескомпрессорным.

Первый мы уже рассмотрели, во втором же случае в пласт подают газ, уже находящийся под нужным давлением. Его берут с соседних месторождений.

Преимущества этого способа:

• позволяет более эффективно разрабатывать месторождения (выкачивать из них больше нефти);
• с его помощью можно вести добычу на сильно искривленных скважинах;
• можно работать с очень загазованными и перегретыми пластами;
• позволяет полностью контролировать рабочий процесс;
• удается автоматизировать управление;
• можно сразу эксплуатировать несколько пластов;
• позволяет контролировать отложение парафина и солей.

Основными минусами газлифта считаются:

• высокая цена оборудования;
• небольшой КПД.

Из-за этого его используют чаще всего для подъема легкой нефти с большим содержанием попутного газа.

Насосный

Этот способ предусматривает подъем нефти с помощью насосов, опускаемых в скважины. Данным способом качают сырье с глубины до 2500 м. При этом один насос выкачивает за сутки из скважины до 500 м³ сырья.

По конструкции насосы бывают штанговыми и бесштанговыми. Последние являются погружными электрическими центробежными устройствами.

Штанговые устройства состоят из насосных труб и подвешенных в них плунжеров. При этом возвратно-поступательное движение плунжеров в них позволяет создать станок-качалка. На него передает крутящий момент электромотор с помощью многоступенчатого редуктора.

Из-за не слишком низкой надежности и производительности штанговые устройства сегодня заменяют электрическими центробежными погружными насосами (ЭЦН).

Использование нефтяных систем

Собираются системы для добычи нефти из модулей и агрегатов. Основой для рабочего оборудования являются металлические вышки с опорами.

Монтируют их поэтапно:

1. Подготавливают земельный участок для размещения системы, при этом проверяют всю технику на работоспособность.
2. Участок размечают и убирают с него все, для чего характерна повышенная огнеопасность.
3. Собирают опорную часть и крепят к ней вспомогательную установку.
4. Собирают оси, стол ротора и центр будущей скважины.
5. Устанавливают опорную вышку и вспомогательное оборудование. Монтаж выполняют подъемным краном.

Транспортировка буровой техники — сложная работа.

1. Расчета способа перевозки.
2. Выбора подходящего маршрута для перевозки с учетом всех имеющихся уклонов на местности и качества дороги.
3. Проверки и подготовки всех приспособлений, которыми будет фиксироваться перевозимая техника.
4. Погрузки.

Транспортируют буровую установку до месторождения с помощью полуприцепных механизмов, если это позволяют делать габариты агрегата.

Машина для бурения скважин на воду – ваш помощник в деле благоустройства

Мобильная буровая установка

Выбор способа бурения водяной скважины зависит от не только от того, из каких пород сложен грунт на участке и на какой глубине находится вода, но и от степени благоустройства территории. Если строительство дома только начинается, для этого может использоваться стационарная или самоходная бурильная машина для скважин.
Если же участок уже застроен, огорожен и засажен газоном и плодовыми деревьями, тяжелая техника нанесет ему серьезный ущерб. В таких случаях отдают предпочтение малогабаритным самоходным и ручным установкам. О них и пойдет речь в этой статье.

Виды буровых машин и их классификация

Различных машин, агрегатов и устройств для бурения скважин разного назначения сегодня существует множество. Классифицировать их можно по нескольким признакам: способу и глубине бурения, виду выполняемых работ, типу привода и т.д.
Например:

• По глубине бурения все агрегаты подразделяются на бурильные машины для скважин неглубоких (до 30-50 метров), средней глубины (до 600 метров) и глубоких (свыше 600 метров);
• По виду работ, цели бурения, от которой обычно и зависит требуемая глубина скважины. Это может быть разведочное бурение, устройство скважин для добычи воды или полезных ископаемых, а также для забивки свай;
• По типу привода установки могут быть электрическими, электрогидравлическими, работающими от двигателя внутреннего сгорания (бензиновыми, дизельными);
• По способу транспортировки и габаритам – стационарными, самоходными, мобильными, ручными. Крупногабаритные стационарные установки монтируются из отдельных элементов на месте бурения.
  Самоходные буровые машины для бурения скважин устанавливаются на автомобили, вездеходы и трактора и работают с них. Мобильные и ручные обладают компактными размерами и могут перемещаться на легковом транспорте или на руках.

Самоходная установка БГМ для вертикального бурения

Но наиболее информативной является классификация по типу вращателя, который бывает роторным и подвижным. Первый используется для бурения скважин в грунтах мягких и средней плотности.
А с помощью подвижного вращателя с твердосплавной алмазной коронкой породоразрушающего инструмента можно проходить самые твердые породы.

Малогабаритные буровые установки

Давайте посмотрим, какие машины можно использовать для устройства скважин в условиях, когда необходимо обеспечить автономным водоснабжением уже существующий дом с облагороженным приусадебным участком. В этом случае тяжелая техника если и проедет к заданной точке, то нанесет явный ущерб постройкам, дорожкам и зеленым насаждениям, чего допускать не хочется.
Поэтому остановимся на малогабаритном и ручном оборудовании.

Малогабаритные установки

Такая буровая машина для бурения скважин под воду обычно оснащается рамой, лебедкой, устройством для обсадки ствола скважины трубами, редуктором и собственно буровыми инструментами. Работать может как от электрического, так и от топливного двигателя небольшой или средней мощности.

Оборудование устанавливается на шасси

Малогабаритные установки (МБУ) могут быть самоходными или устанавливаться на шасси и перемещаться внешней силой. Как правило, они выполняются в виде сборно-разборных модулей, что облегчает транспортировку и позволяет использовать установку даже в очень ограниченных пространственных условиях.

Фото переносной модульной установки

Как и все прочие бурильные машины, МБУ различаются не только по способу передвижения и типу привода, но и по назначению, рабочей глубине бурения, диаметру и виду используемого рабочего инструмента, другим параметрам.

Для справки. Помимо бурения скважин на воду, с помощью мобильных установок можно готовить лунки для опор заборов, для свай и столбчатых фундаментов, производить разведывательные работы.

Максимальный диаметр скважины, пробуренной подобными машинами, составляет 250 мм, а её максимальная глубина – 50 метров. Этого обычно бывает достаточно для оборудования индивидуального водозабора из первого водоносного пласта (скважина на песок).
Для обустройства артезианской скважины, если напорный водоносный пласт расположен ниже 50 метров, необходимо использование машин с более длинными бурами.
К достоинствам МБУ можно отнести:

• Простое и надежное устройство. Управлять установкой может даже не специалист с соответствующим профильным образованием, а обычный пользователь – к оборудованию прилагается доступная для понимания инструкция.
• Небольшой вес, позволяющий транспортировать агрегат на прицепе легкового автомобиля, что бывает важно, если установка берется в аренду.
• Компактные габариты, что также облегчает транспортировку и дает возможность пробурить скважину в очень стесненных условиях – на огороженном со всех сторон небольшом участке, в подвале дома и т.д.
• Возможность аккуратного проведения работ без нанесения ущерба окружающему ландшафту.

Если вы собираетесь приобрести мобильную буровую установку в собственность для коммерческого использования, вас порадует и её сравнительно невысокая цена, которая быстро окупится благодаря низкой себестоимости бурения.

Обратите внимание. Выбирая оборудование для покупки, отдайте предпочтение модели с системой фиксации обсадных труб при монтаже добавочных секций. Она будет необходима, если придется бурить глубокие скважины.

Ручные агрегаты

Неглубокие песчаные скважины, как и выемки в земле для устройства опор и фундаментов, можно пробурить ручным мотобуром – компактным устройством с топливным или электрическим двигателем. Первый вариант предпочтительнее, если работать предстоит в условиях отсутствия на участке электроснабжения – дизельный или бензиновый мотор позволит не зависеть от наличия электросети.

Мотобур с бензиновым приводом

Понятно, что транспортировать мотобур ещё проще, чем МБУ. При необходимости это можно сделать вообще без использования какого-либо транспорта, вручную. Он незаменим и в том случае, когда необходимо бурение скважин в домашних условиях или в очень ограниченном пространстве.
Схема устройства чрезвычайно проста. Оно состоит из шнекового бура, закрепленного на приводе редуктора.
Тот в свою очередь соединен с двигателем посредством системы шестерней. Двигатель сообщает редуктору скорость вращения и определенный крутящий момент.
В зависимости от модели, мотобур снабжается ручками для одного или двух операторов. В комплект обычно входят штанги-удлиннители для шнека, позволяющие своими руками пробурить скважины глубиной до нескольких десятков метров.

Для управления этой моделью требуется два оператора

Управлять таким оборудованием ещё проще, чем мобильными установками, поэтому его часто приобретают для личных нужд – в загородном доме оно всегда пригодится.

Заключение

Безусловно, при желании пробурить скважину можно и вручную, используя самодельные приспособления. Но зачем это делать, когда есть возможность с минимальными расходами автоматизировать свой труд?
Видео в этой статье прекрасно демонстрирует возможности современной техники, позволяющей отказаться от тяжелой и изнурительной работы, одновременно ускоряя процесс и обеспечивая лучшее качество работ.