Технология бурения нефтяных и газовых скважин

1.

Технология бурения нефтяных и
газовых скважин
Курс лекций
Томск-2022 г.

2.

Лекция
• Буровая установка, конструкции буровых вышек
• Силовой привод
• Комплекс для вращения бурильной колонны
• Спуско-подъемный комплекс
• Насосно-циркуляционный комплекс
• Противовыбросовое оборудование
2

3.

ТЕМА 1
Буровая установка, конструкции буровых вышек
3

4.

Буровая установка
Буровая установка – это комплекс бурового оборудования и сооружений,
предназначенных для бурения скважин.
Буровая установка – это техническая система, включающая комплекс наземного
технологического оборудования, которая, взаимодействует с буровым инструментом и
другими техническими системами, осуществляет технологический процесс
строительства скважины.
Буровая установка – это сооружения и функциональные комплексы агрегатов,
механизмов для бурения скважин, промывки их раствором с возможностью выноса на
поверхность частиц выбуренной горной породы, приготовления и очистки бурового
раствора, выполнения спускоподъемных операций, для ловильных работ при авариях и
ликвидаций осложнений, спуска обсадных колонн, исследований и освоения скважин,
испытаний перед сдачей в эксплуатацию.
Буровая установка – комплекс технологического оборудования, механизмов и
сооружений, предназначенных для бурения и крепления скважин. Стационарные и
передвижные БУ устанавливают на платформе (основании) решётчатого типа при
бурении глубоких скважин, на рельсах при кустовом бурении и на транспортных
средствах высокой проходимости (самоходные) при бурении скважин средней глубины.
При бурении на море, в зависимости от глубины, гидрологического режима и цели
бурения (разведочное или эксплуатационное), используют различные типы буровых
платформ, а также эстакады и искусственные острова.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
4

5.

Классификация буровых установок
Буровые установки можно классифицировать по ряду признаков:
• по виду работ (для разведочных работ, для эксплуатационного бурения, для бурения
технических скважин);
• по способу бурения (вращательное, ударное, ударно-вращательное и т.д.);
• по типу привода (дизельный, электрический, дизельэлектрический,
электрогидравлический, дизельгидравлический);
• по технике передвижения (мобильные, передвижные (кустовые), стационарные);
• по вариантам дислокации (наземные и морские).
Номенклатура буровых установок включает следующие основные элементы:
БУ 3200/200 ЭУК-МЯ
БУ – буровая установка
3200 – условная глубина бурения (условная глубина бурения принята при массе
погонного метра бурильной колонны 30 кг, при этом нагрузка на крюке от наибольшей
массы бурильной колонны составляет 0,5 допускаемой нагрузки на крюке), м;
200 – грузоподъемность установки, тонн;
Э – электрический привод;
У – универсальная монтажеспособность;
К – кустовая буровая установка;
М – модификация;
Я – климатическое исполнение.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
5

6.

Классификация буровых установок
Кроме того выпускают следующие варианты буровых установок:
Тип системы управления:
•С (Ц) – цифровая.
Монтажеспособность:
•БМ – блочно-модульная;
•У – универсальная;
•П – передвижная;
•М – мобильная.
Тип привода:
•Д – дизельный;
•ДГ – дизель-гидравлический;
•Э – электрический;
•ДЭ – дизель-электрический;
•ЭР – электрический регулируемый;
•ДЭР – дизель-электрический регулируемый;
•Ч – частотно-регулируемый привод.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
МБУ 3200/200 ДЭР
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
6

7.

Буровая вышка
Буровая вышка предназначена для размещения основных элементов
спускоподъёмного комплекса, восприятия нагрузки от талевой системы и передачи её
основанию, размещения и восприятия нагрузки от бурильных свечей, установленных на
подсвечнике и подвешенных на крюке талевой системы.
Различают вышки башенные (1) и мачтовые (2). Мачтовые вышки подразделяются на
одномачтовые (мачты) (3) с открытой передней гранью и двухмачтовые
А-образные (2).
3
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
7

8.

Буровая вышка
Вышки-мачты с открытой передней гранью используют в мобильных буровых
установках с условной глубиной бурения до 2500 метров.
Они оборудуются буровой площадкой и балконом верхового рабочего. Буровая
площадка связана с мачтой и устанавливается в рабочее положение с помощью
устройства типа “параллелограмм” или на подкосах. Подъём мачты производят
гидроцилиндрами или буровой лебёдкой.
Кронблок
Площадка
верхового
Буровая
площадка
БУ 2500/160 ДП-БМ
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
МБУ 3200/200 ДЭР
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
8

9.

Буровая вышка
Двухмачтовые А-образные вышки применяются в буровых установках с условной
глубиной бурения до 8000 метров и состоят из двух мачт, называемых “ногами” вышки,
которые соединены между собой в верхней части подкронблочной рамой, двумя
горизонтальными поясами и двумя диагональными тягами.
Двухопорные вышки применяются в буровых установках с условной глубиной бурения
до 5000 м, а четырехопорные вышки – до 8000 м.
Кронблок
Кронблок
Мачты
Площадка
верхового
Площадка
верхового
Мачты
Буровая
площадка
Буровая
площадка
БУ 5000/320 ЭК-БМЧ
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Вышка УМ4 45/500-АР
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
9

10.

Буровая вышка
Буровая вышка башенного типа – вертикальная
металлическая конструкция в виде усеченной
пирамиды, сужающейся кверху. Состоит из граней,
в верхней части которых крепится подкронблочная
рама с кронблоком, а нижняя часть вышки
крепится к основанию буровой.
Башенные вышки обладают большей
устойчивостью, чем мачтовые, и поэтому, как
правило, применяются в буровых установках с
условной глубиной бурения 5000 метров и более.
Кроме того, башенные вышки применяются в
морских буровых комплексах.
Башенная вышка ВБ – 53х300М
буровой установки БУ 3Д86
1 – козлы; 2 – кронблочная площадка;
3 – маршевая лестница; 4 – балконы;
5 – диагональная тяга; 6 – пояс;
7 – стойка; 8 – переходная площадка;
9 – подкос.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
10

11.

Сборка вышек
Сборка мачтовых вышек происходит в горизонтальном положении в следующей
последовательности:
1. Сборка отдельных секций ферм.
2. Установка балкона верхового.
3. Установка талевой системы.
4. Подъем вышки.
Подъем вышки осуществляется с помощью специального устройства подъема вышки
(УПВ) буровой лебедкой либо тракторной тягой.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
11

12.

Сборка вышек
Башенные вышки монтируются тремя способами:
• Снизу вверх;
• Сверху вниз;
• В горизонтальном положении с последующим подъемом.
Метод «сверху вниз» наиболее распространен. Сборка производится с помощью
специального подъемника. Метод разработан советским инженером Кершенбаумом
А.М., именем которого и называется подъемник.
Подъемник Кершенбаума
1 – спаренные трубки стойки; 2 – нижние опорные стойки; 3 – наголовники; 4, 5 – пояса;
6 – диагональные тяги; 7 – несущие балки; 8 – ролики для страховочного крепления;
9 – несущие трубы; 10, 11 – блоки полиспастов; 12 – направляющие ползуны;
13 – направляющие ролики
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
12

13.

Преимущества и недостатки различных вышек
Мачтовые
Преимущества мачтовых вышек:
•Меньшая металлоемкость по
сравнению с вышками башенного типа.
•Сокращается время на монтаж –
демонтаж.
•Удобство в размещении оборудования
и механизмов для СПО.
•Хороший обзор вдоль граней.
Недостатки мачтовых вышек:
•Высокая трудоемкость в
изготовлении.
•Сложность ремонта ферм на
промыслах.
•Меньшая устойчивость, чем у
башенных вышек.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Башенные
Преимущества башенных вышек:
•Жесткость и устойчивость
конструкции.
•Небольшая трудоемкость
изготовления.
•Простота смены поврежденных
деталей.
Недостатки башенных вышек:
•Большая металлоемкость.
•Трудоемкость сборки, так как сборка
из отдельных элементов.
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
13

14.

Кустовая площадка (основание)
Кустовая площадка – это специальная площадка, которая может быть как
естественного, так и искусственного происхождения, на которой расположены устья
скважин, удаленные от прочих кустов или одиночных скважин не менее, чем на 50
метров, а также технологическое оборудование и прочие необходимые для
нормальной эксплуатации сооружения, инженерные коммуникации, ремонтное
оборудование, бытовые и служебные помещения.
На кустовом основании выделяют следующие основные сооружения:
• амбар шламовый;
• основной въезд;
• обваловка – представляет собой земляной вал по периметру кустовой площадки,
необходима для предупреждения разлива технологических жидкостей и углеводородов
за пределы площадки;
• настил для складирования цемента и реагентов;
• жилой городок – представляет собой группу вагон-домов, стоящих на определенном
расстояния от буровой установка, для проживания персонала буровой;
• стеллаж для труб;
• амбар для строительства водозаборной скважины;
• котлован-септик для хозяйственно-бытовых отходов;
• водозаборная скважина – предназначена для снабжения буровой установки
технической водой;
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
14

15.

Кустовая площадка (основание)
На кустовом основании выделяют следующие основные сооружения:
•емкость нефтяная – для временного хранения нефти, в случае необходимости ее
использования в процессе строительства скважины;
• установка котельная – предназначена для снабжения буровой установки паром в
зимний период;
• приемные мостки (на рисунке) – служат для передвижения по ним труб, оборудования
и инструмента. Имеют горизонтальный и наклонный участки.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
15

16.

Шламовый амбар
Шламовые амбары – это сооружения, которые являются частью кустовых площадок и
не имеют в своей конструкции фундаментов, несущих конструкций и перекрытий.
Назначение шламового амбара, как сооружения для обеспечения процесса
строительства скважин – накопление и последующее размещение бурового шлама,
цементного камня, а также для временного сбора буровых сточных вод, образующихся
при бурении скважины, и дождевых сточных вод с площадки скважины.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
16

17.

Кустовая площадка (основание)
Рельсы
Подъездная
дорога
Буровая установка
ЛЭП
НДС
Жилой городок
Котельная
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Амбар
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Обваловка
Противовыбросовое
оборудование
17

18.

Механизм передвижения и выравнивания буровой установки для
кустового строительства скважин
Для перемещения кустовой буровой установки к следующему устью скважины
применяется специальный механизм, который состоит из:
1 и 2 – колесные блоки правого и левого исполнения;
3 – направляющая с двумя рельсами на каждой из параллельно расположенных тумб;
4 – цилиндры толкания, размещенные под колесными блоками вдоль каждого рельса;
5 – каретки (правое и левое исполнение);
6 – поперечные рамы (лонжероны) вышечно-лебедочного блока (ВЛБ);
7 – оси для соединения лонжеронов с колесными блоками, которые образуют
полноповоротный цилиндрический шарнир вдоль направляющей.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
18

19.

Механизм передвижения и выравнивания буровой установки для
кустового строительства скважин
8 – рама колесного блока с проушиной для соединения с эшелоном;
9 – гидравлический домкрат, с встроенной системой фиксации штока на заданном
уровне;
10 – колесный балансир, подвешиваемый к раме тележки с помощью пальцевого
соединения;
11 – продольные балки с проушинами, для соединения с лонжероном.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
19

20.

Механизм передвижения и выравнивания буровой установки для
кустового строительства скважин
В процессе бурения все нагрузки от вышечно-лебедочного блока (ВЛБ) передаются
на винтовые опоры, а колеса тележки приподняты над рельсами. Для подготовки ВЛБ
к передвижке винтовые опоры разгружаются с помощью домкратов и вращением
поднимаются в исходное положение. Сбросом давления в гидроцилиндре
осуществляется посадка колесных тележек на рельсы направляющей.
На каждой из сторон направляющей с открытой стороны ВЛБ установлены по одному
гидроцилиндру толкания, шток которых упирается в каретку. Каретка предназначена
для восприятия усилия от гидроцилиндра к тумбе посредством крепления. Закрепление
осуществляется установкой пальца в совмещенные отверстия на тумбе и каретке.
Этап перемещения ВЛБ ограничивается длиной хода гидроцилиндра.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
20

21.

ТЕМА 2
Силовой привод
21

22.

Силовой привод
Силовой привод состоит из совокупности двигателей и трансмиссии.
Двигатели осуществляют преобразование электрической энергии или энергии
топлива в механическую и обеспечивающих управление механической энергией.
Трансмиссия служит для передачи энергии от двигателя к исполнительным
механизмам и устройствам.
1. По уровню мощности двигатели подразделяются на:
• главный (основной) – это привод лебёдки, бурового насоса и ротора;
• вспомогательный – это привод компрессоров, вибросит, глиномешалок, автомата
подачи долота, маслонасосов, подпорных насосов, механизмов для СПО.
2. По виду используемых двигателей силовые приводы подразделяются на:
• паровой (в настоящее время не используют);
• дизельный;
• электрический;
• газотурбинный (в настоящее время не используют);
• гидравлический;
• дизель-гидравлический;
• дизель-электрический;
• газотурбинно-электрический.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
22

23.

Силовой привод
Дизель-гидравлический привод состоит из дизеля, который приводит в действие
масляный насос лопастного, шестеренчатого или поршневого типа. Насос подает
рабочую жидкость в цилиндры или гидродвигатели.
Дизель-электрический привод состоит из приводного электродвигателя, связанного с
исполнительным механизмом, генератора, питающего этот электродвигатель, и дизеля,
приводящего во вращение генератор.
Электро-гидравлический привод состоит из электродвигателя, который приводит в
действие масляный насос лопастного, шестеренчатого или поршневого типа. Насос
подает рабочую жидкость в цилиндры или гидродвигатели.
4. По степени зависимости от центральных энергосистем силовые приводы делятся
на:
• автономный;
• неавтономный.
5. По числу двигателей силовые приводы делятся на:
• однодвигательные;
• многодвигательные.
6. По количеству исполнительных механизмов силовые приводы делятся на:
• индивидуальный;
• групповой;
• смешанный (комбинированный).
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
23

24.

Силовой привод
Основными элементами силового привода являются двигатели:
Паровые
ДВС
Газотурбинные
Электрические
Дизельные
Постоянного
тока
Гидравлические
Переменного
тока
Синхронные
Асинхронные
Схема с
использованием 7-ми
силовых агрегатов
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
24

25.

Силовой привод
Электродвигатели постоянного тока обладают гибкой характеристикой, которая
обеспечивает глубокую и плавную регуляцию частоты вращения и крутящего момента
плавность разгона при пусках и торможения при остановках. Благодаря этим свойствам
значительно упрощаются трансмиссии и уменьшаются динамические нагрузки в них.
Недостаток этих двигателей – необходимость иметь выпрямители переменного
тока при питании их от промышленных сетей или иметь на буровой генераторную
станцию постоянного тока.
Главные особенности асинхронных двигателей – это высокий вращающий момент,
широкий диапазон регулировки скорости, простота техобслуживания, универсальность,
эффективность и надежность. Могут быть использованы для привода главных
механизмов буровых установок: буровой лебедки, бурового насоса, привода лебедки
при питании от преобразователей частоты (ПЧ).
Низковольтный асинхронный двигатель
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Мотор постоянного тока
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
25

26.

Трансмиссия
Трансмиссия предназначена для:
• осуществления кинематической связи между валами в механизмах;
• изменения скорости и направления вращения;
• преобразования крутящих моментов.
Типы трансмиссии:
• цепная;
• клиноременная;
• карданная;
• зубчатая.
Клиноременная
Цепная
Зубчатая
Карданная
Для преобразования крутящих моментов используют цепные, клиноременные и
зубчатые передачи.
В установках малой мощности для геологоразведочного бурения при небольших
межосевых расстояниях между валами (до 0,5 м) используют почти всегда зубчатые
передачи, а при межосевых расстояниях более 0,5 м – клиноременные. В установках
для эксплуатационного бурения для передачи больших мощностей (500-2000 кВт и
более) и межосевых расстояниях более 1 м применяют многорядные цепные и
клиноременные передачи. Зубчатые передачи используют при межосевых
расстояниях менее 1 м в редукторах насосов, реверсивных устройствах КПП, приводах
роторов и др.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
26

27.

Трансмиссия
Шинно-пневматические муфты ШПМ – это гибкие сцепные фрикционные муфты
обжимного типа со съёмными резиновыми шинно-пневматическими баллонами.
Используются для соединения и разобщения ведущей и ведомой частей и передачи
крутящего момента рабочего органа органу оборудования.
Применение муфт ШПМ обеспечивает:
• возможность дистанционного управления, включения (выключения) муфты на ходу;
• смягчение ударов при включении и при работе;
• поглощение вибрации;
• компенсацию небольших перекосов и несоосностей соединяемых валов,
допущенных при монтаже;
• возможность изменения передаваемого момента путём регулирования давления в
баллоне.
ШПМ: 1 – ведущий вал; 2 – ведомый вал; 8 – корпус;
Ф – фрикционные накладки; Ш – армированная шина
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
27

28.

ТЕМА 3
Комплекс для вращения бурильной колонны
28

29.

Комплекс для вращения бурильной колонны
Комплекс для вращения бурильной колонны включает в себя следующее оборудование:
1. Вращатель – ротор, обеспечивающий вращение и передачу крутящего момента
бурильной колонне, поступательно перемещающейся с вертлюгом вдоль вертикальной
оси.
2. Вертлюг – устройство для подвески свободно вращающейся бурильной колонны
и ввода внутрь нее нагнетаемого под давлением бурового раствора. В установках и
эксплуатационного и глубокого разведочного бурения ротор и вертлюг представляют
собой отдельные, хотя и кинематически связанные ведущей трубой устройства, каждое
из которых выполняет определенные функции.
3. Силовой вертлюг – система, совмещающая функции вращателя и устройства ввода
бурового раствора в подвешенную бурильную колонну.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
29

30.

Ротор
Роторы выполняют следующие функции:
• вращают бурильную колонну с частотой 30÷350 об/мин в процессе бурения или
воспринимают реактивный крутящий момент колонны, создаваемый забойным
двигателем;
• удерживают на весу колонну бурильных и обсадных труб во время проведения
спуско-подъемных операций;
• вращают бурильную колонну при «проработке» ствола скважины и во время
проведения других технологических операций в скважине;
Основные эксплуатационные параметры роторов:
• диаметр отверстия в столе;
• допускаемая статическая нагрузка;
• максимальная частота вращения;
• максимальный момент на столе.
Роторы классифицируются по диаметру проходного отверстия и статической нагрузке
на стол ротора. ГОСТ 16293-82 предусматривает пять классов роторов с диаметрами
проходных отверстий 440, 520, 700, 950 и 1250 мм, допустимыми статическими
нагрузками 2; 3,2; 5; 6,3; 8 МН.
Шифр ротора выглядит следующим образом: Р-700, где Р – ротор, 700 – размер
проходного отверстия, мм.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
30

31.

Ротор
Ротор
1 – корпус; 2 – опора вспомогательная;
3 – опора основная; 4 – колесо коническое;
5 – стол; 6 – зажимы внутренней трубы;
7 – вкладыши; 8 – ограждение; 9 – стопор;
10 – вал ведущий; 11 – подшипник;
12 – цепное колесо
Вкладыш – сменный элемент ротора,
который устанавливается в его
конструкцию для варьирования
диаметра проходного отверстия
стола.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
31

32.

Вертлюг
Вертлюг предназначен для подвешивания и перемещения
по вертикали свободно вращающейся бурильной колонны
и ввода в неё под давлением бурового раствора и других
технологических жидкостей через буровой рукав от
неподвижного стояка.
Вертлюг состоит из корпуса с подвеской, воспринимающей
нагрузки от веса бурильной колонны и передающей их на
крюк подъемной системы. В корпусе вертлюга монтируется
опора (пята-подшипник качения), обеспечивающая
свободное вращение ствола вертлюга с подвешенной
бурильной колонны, а также уплотнительное устройство
высокого давления, обеспечивающее ввод бурового
раствора внутрь вращающейся бурильной колонны.
Вертлюги в отечественной и зарубежной практике бурения
классифицируют по допустимой (максимальной) и
динамической нагрузкам. Для всего диапазона статических
нагрузок обычно применяют 8 классов вертлюгов по
следующему ряду нагрузок: 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 3,2; 4,0; 6,3; 8,0
МН для глубин бурения до 12500 м.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
32

33.

Вертлюг
Принципиальная схема вертлюга
1 – ствол полый; 2, 8 – сальники манжетный
самоуплотняющийся; 3, 15 – крышки корпуса
(верхняя и нижняя); 7, 4 – подшипники
радиальные (верхний и нижний);
5,6 – подшипники упорные (главный и
вспомогательный); 9 – напорная труба
(грязевая); 10 – уплотнение быстросменное
(корпус напорного сальника); 11 – сальник
напорный; 12 – штроп; 13 – отвод; 14 – рукав
буровой (быстроразъемное соединение);
15 – ось; 16 – корпус
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
33

34.

Силовой верхний привод
Силовой верхний привод выполняет следующие функции:
• Вращение бурильной колонны с регулированием частоты при бурении, проработке
и расширении ствола скважины, при подъёме/спуске бурильной колонны.
• Торможение бурильной колонны и её удержание в заданном положении.
• Обеспечение проведения спуско-подъёмных операций в том числе:
• наращивание/разборка бурильной колонны свечами и одиночными трубами;
• свинчивание/развинчивание бурильных труб, докрепление/раскрепление
резьбовых соединений переводников и шаровых кранов;
• подача бурильных труб к стволу/удаление от ствола вертлюга.
• Проведение операций по спуску обсадных колонн в скважину.
• Промывка скважины и одновременное проворачивание бурильной колонны.
• Задание и обеспечение величин крутящего момента и частоты вращения, их
измерение и вывод показаний;
• Герметизация внутритрубного пространства шаровыми кранами.
По сравнению с ротором СВП обладает преимуществами:
• экономия времени в процессе наращивания труб при бурении;
• уменьшение вероятности прихватов бурового инструмента;
• расширение/проработка ствола скважины при спуске и подъёме инструмента;
• повышение точности проводки скважин при направленном бурении;
• повышение безопасности буровой бригады;
• снижение вероятности выброса флюида из скважины через бурильную колонну;
• облегчение спуска обсадных труб в зонах осложнений за счёт вращения и
промывки.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
34

35.

Силовой верхний привод
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
35

36.

ТЕМА 4
Спуско-подъемный комплекс
36

37.

Спуско-подъемный комплекс
Спуско-подъемный комплекс буровой установки предназначен для:
• осуществления спуско-подъемных операций с бурильным инструментом и
трубами, обсадными трубами;
• производства вспомогательных операций в скважине;
• подачи бурильной колонны с инструментом на забой в процессе бурения.
СПУСКОПОДЪЕМНЫЙ КОМПЛЕКС
Основное оборудование
Лебедка
Кронблок
Регулятор подачи
долота
Крюкоблок
Талевый канат
Талевый блок
Крюк
Механизм крепления неподвижной
ветви талевого каната
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Штропы и элеватор
Ручные клинья в роторе
Пневматические клинья в роторе
Оборудование для
механизации СПО
Талевая система
Вспомогательное оборудование
Спуско-подъемный
комплекс
Машинные ключи
Стационарный буровой ключ
Подвесной буровой ключ
Комплекс механизмов
спуско-подъема
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
37

38.

Буровая лебедка
Буровая лебедка – основной механизм подъёмной
системы буровой установки. Она предназначена для
проведения следующих операций:
• спуска и подъёма бурильных и обсадных труб;
• удержания колонны труб на весу в процессе
бурения или промывки скважины;
• приподъёма бурильной колонны и труб при
наращивании;
• проведения вспомогательных работ по
подтаскиванию на роторный стол инструмента,
оборудования, труб и др.;
• подъёма собранной вышки в вертикальное
положение.
ЛБУ-1200
Л – лебедка
Б – буровая
1200 – мощность на барабане
в лошадиных силах.
Буровая лебедка состоит из сварной рамы, где установлены:
• подъёмный и трансмиссионный вал, на подъёмном валу устанавливается
барабан, где закреплён и хранится талевый канат;
• мотор;
• коробка передач;
• кабельный барабан;
• тормозная система, состоящая из основного (ленточного) тормоза и
вспомогательного (регулирующего) тормоза;
• пульт управления.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
38

39.

Буровая лебедка
Тип привода буровых лебедок:
• ступенчатый, с механическими передачами от двигателей внутреннего сгорания и
электрических двигателей переменного тока;
• бесступенчатый, с использованием электродвигателя постоянного тока;
• непрерывно-ступенчатое, с гидромеханической трансмиссией.
По числу валов буровые лебедки делятся на:
• одновальные, снабжается отдельной коробкой перемены передач;
• двухвальные, снабжается отдельной коробкой перемены передач;
• трехвальные, скорости подъема изменяются с помощью передач, установленных
между валами самой лебедки.
Состав одновальной буровой лебедки
1 – вертлюг подачи воды к тормозу лебедки;
2 – инерционный тормоз двигателя;
3 – зубчатый редуктор; 4 – вентилятор
охлаждения; 5 – барабан лебедки; 6 – вал
барабана лебедки; 7 – электродвигатель
постоянного тока; 8 – рама.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
39

40.

Буровая лебедка
В настоящее время существуют две основные конструктивные разновидности
буровых лебёдок:
• классические буровые лебёдки с главным рабочим двухленточно-колодочным
тормозом;
• буровые лебёдки с электродинамическим тормозом (ЭТ).
Тормозная система классических буровых лебёдок представлена главным рабочим
ленточно-колодочным тормозом и вспомогательным регулирующим тормозом, в
качестве которого используют электромагнитный или гидродинамический тормоза.
Ленточно-колодочный механический тормоз служит для торможения и полной
остановки барабана во время спуска труб в скважину, а также при подаче бурильной
колонны в процессе бурения.
Регулирующие тормозные устройства служат для замедления скорости спуска
бурильной и обсадных колонн. Регулирующий тормоз поглощает значительную часть
освобождающейся энергии при спуске колонн в скважину, в результате чего на долю
ленточного тормоза остается выполнить окончательное торможение и остановку
колонн при их посадке на ротор. Этими тормозами регулируется скорость спуска
бурильной и обсадных колонн в скважину.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
40

41.

Буровая лебедка
Две тормозные ленты 8, оснащенные
тормозными колодками 2, охватывают
тормозные шкивы барабана. Одним
(неподвижным) концом ленты
присоединяются к балансиру 3, а другим
концом (подвижным) – к тормозному валу 1.
Если необходимо остановить барабан или
уменьшить частоту вращения, бурильщик
перемещает тормозной рычаг 7 по
направлению к полу буровой. При этом
вертикальные набегающие концы лент,
присоединенные к балансиру тягой 10,
остаются неподвижными, а горизонтальные
сбегающие, закрепленные на шейках
тормозного вала 6, натягиваются, и
колодки, прикрепленные к внутренней
поверхности тормозных лент, охватывают
шкивы барабана и затормаживают его.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Ленточно-колодочный механический
тормоз
1 – тормозной вал; 2 – тормозная колодка;
3 – балансир; 4 – стойка; 5 – шток;
6 – коленчатый вал тормоза; 7 – тормозной
рычаг; 8 – тормозная лента;
9 – пневмоцилиндр; 10 – тяга
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
41

42.

Буровая лебедка
Регулирующие (вспомогательные)
тормоза, соединенные с подъемным валом
лебедки с помощью кулачковых, шиннопневматических или обгонных муфт,
автоматически ограничивают и регулируют
скорость спуска бурильных или обсадных
труб. При этом часть кинетической энергии,
выделяющейся при движении колонны труб,
превращается в тепло.
Гидродинамический тормоз состоит из
ротора 3, статора 2, закрытого с боков
крышками. Муфтой 5 ротор присоединяется к
подъемному валу лебедки. Наклонные
ребра статора при наличии рабочей
жидкости (воды) в тормозе во время
вращения ротора в процессе спуска колонны
труб способствуют созданию значительного
сопротивления вращению вала 4.
Гидродинамический тормоз сообщается с
холодильником 8 с помощью двух шлангов 6
и 7. Объем рабочей жидкости изменяется
регулированием ее уровня в холодильнике.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Регулирующий гидродинамический
тормоз
1 – кронштейн; 2 – статор; 3 – ротор;
4 – вал; 5 – муфта; 6,7 – шланг.
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
42

43.

Буровая лебедка
Электродинамический тормоз представляет собой электрическую машину,
работающую в режиме динамического торможения. При помощи кулачковой или
зубчатой муфты он соединяется с подъемным валом лебедки. Возбуждение этих
тормозов осуществляется от независимых генераторов постоянного тока. При
включении постоянного тока в обмотку возбуждения возникает магнитное поле,
наводящее электродвижущую силу в роторе (якоре). В результате взаимодействия
тока якоря с магнитным полем возникает тормозной момент, противодействующий
вращению подъемного вала лебедки под действием спускаемой колонны. Кинетическая
энергия спускаемого груза поглощается якорем и вызывает его нагрев. Для снижения
температуры нагрева и обеспечения нормальной работы обмоток возбуждения и
подшипников электродинамические тормоза снабжаются системой охлаждения,
например циркулирующей водой по трубопроводам А, Б и В.
Регулирующий
электродинамический тормоз
а – общий вид; б – разрез;
1 – магнитный статор;
2 – корпус; 3 – ротор,
4 – обмотка возбуждения;
5 – подшипник; 6 – вал
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
43

44.

Регулятор подачи долота
Регулятор подачи долота (РПД)
предназначен для:
• автоматической подачи долота на
забой при заданной с пульта
бурильщика осевой нагрузке на долото
и для постоянной скорости подъема или
спуска бурильной колонны, заданной с
пульта управления.
• использования в качестве аварийного
привода для подъема инструмента и
для подъема мачтовых вышек в
вертикальное положение.
Основным оборудованием РПДЭ
(электрический) является электродвигатель
и комплектное устройство управления
(шкаф с силовым ТП и системой
управления). Для дистанционного
управления регулятором подачи долота
используется аппаратура, расположенная
на пульте бурильщика.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
РПДЭ
1 – бурильный инструмент;
2 – талевый канат; 3 – датчик веса;
4 – буровая вышка; 5 – барабан лебедки;
6 – передаточный механизм;
7 – редуктор; 8 – электродвигатель (М);
Uзв. Uзс, Uзт, Uзт в – сигналы
соответственно задания веса, скорости,
тока якоря, тока возбуждения
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
44

45.

Талевая система
Талевая система предназначена для:
• подъема и спуска бурильной колонны при
проведении спуско-подъемных операций;
• поддержания на весу бурильной колонны при
бурении;
• спуска обсадной колонны и выполнения
других работ в скважине.
Талевая система состоит из неподвижной группы
шкивов – кронблока, установленного в верхней
части буровой вышки на подкронблочной раме и
подвижной группы шкивов – талевого блока с
крюком. Талевый блок и кронблок соединены
между собой стальным тросом – талевым
канатом, один конец которого крепится к
барабану лебедки (подвижный, ходовой, тяговый,
ведущая ветвь полиспастной системы), а второй
конец (мертвый) через специальное устройство –
к основанию вышки (неподвижный).
Число шкивов кронблока на 1 больше, чем
число шкивов талевого блока. Например
оснастка 5х6 означает, что она включает 5 блоков
в талевом блоке и 6 блоков в кронблоке.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Талевая система
1 – подъемный крюк; 2 – талевый блок;
3 – талевый канат; 4 – кронблок;
5 – буровая вышка; 6 – буровая
лебедка; 7 – механизм крепления
неподвижной ветви талевого каната;
А – «ходовый» конец каната;
Б – «мертвый» конец каната
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
45

46.

Талевая система
Кинематическая схема талевой
системы (кратность оснастки 4х5)
1 – кронблок; 2 – талевый блок;
3 – крюк; 4 – буровая лебедка;
5 – механизм крепления
неподвижного конца талевого каната
Механизм крепления
неподвижного конца талевого
каната
1 – станина; 2 – место для установки
датчика веса; 3 – зажимы;
4 – консольный рычаг;
5 – регулировочный винт;
6 – барабан; 7,9 – ось;
8,10 – подшипник; 11 – фиксатор;
12 – ограничительная планка
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
46

47.

Кронблок
Кронблок – неподвижная часть талевой системы. Предназначен для удержания на
весу подвижной части талевой системы.
Кронблок является одним из основных узлов полиспастного механизма талевой
системы. Кронблок представляет собой сварную раму из мощного двутавра, на которой
смонтированы опоры и оси со шкивами для талевого каната. Для вышек мачтового
типа обычно рама кронблока служит связью в верхней части мачт и входит в
комплект вышки.
В буровых установках для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения
применяют кронблоки трёх конструктивных исполнений: одноосные, двухосные с
соосными осями и трёхосные с одной несоосной осью.
Внешний вид кронблоков
а – одноосного;
б – двухосного;
в – трёхосного
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
47

48.

Талевый блок
Талевый блок – подвижная часть
талевой системы. В самостоятельном
виде используют для удержания на весу
крюка в БУ с ручной расстановкой свечей
и автоматического элеватора в БУ с
автоматикой спуско-подёма (АСП) или с
комплексом механизмов спуско-подъёма
(КМСП).
По конструкция различают одноосные и
двухосные талевые блоки. Двухосные
талевые блоки имеют две разнесённые
соосные оси, что позволяет свободно
пропускать между ними бурильные свечи.
Талевые блоки отличаются также по
способу соединения с крюком:
• для шарнирного соединения с крюком;
• для жёсткого соединения с крюком;
• универсальные – для жёсткого и
шарнирного соединения с крюком.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Талевый блок БУ-75 БРЭ (Б-75)
1 – серьга; 2 – палец крепления серьги;
3 – щека; 4 – маслёнки; 5 – ось;
6 – подшипник; 7 – шкивы;
8 – траверса; 9 – кожух; 10 – кронштейн
для подвески серьги.
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
48

49.

Талевый блок
Одноосный талевый блок
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Двухосный талевый блок
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
49

50.

Крюк
Крюк предназначен для:
• подвешивания бурильных и обсадных колонн
в ходе спускоподъемных работ (осуществляется
при помощи штропов с элеватором),
• удерживания на весу бурильной колонны в
ходе бурения,
• спускоподъема и подтаскивания прочих грузов
в ходе буровых и других работ.
Крюк состоит из литого корпуса и собственно крюка.
В трехрогих крюках основной рог используется
для подвешивания вертлюга, а два боковых рога
для штропов элеватора. Корпус соединяется с
крюком при помощи ствола, установленного в полом
стакане на пружинах, затянутых гайкой. Стакан
опирается на упорный шариковый подшипник и
может поворачиваться относительно корпуса.
Благодаря этому вместе со стаканом поворачивается
ствол с крюком, что позволяет предохранить
талевый канат от закручивания при повороте крюка.
Крюки, жестко соединенные с талевым блоком,
называют крюкоблоками.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Крюк БУ-75
1 – защелка; 2 – скоба боковых рогов;
3 – крюк трехрогий; 4- палец подвески
крюка; 5 – стакан; 6 – устройство
стопорное; 7 – пружина; 8 – масленка;
9 – палец; 10 – штроп; 11 – гайка
ствола; 12 – ствол; 13 – крышка
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
50

51.

Крюк
Трехрогий крюк
Трехрогий крюкоблок
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Трехрогий крюкоблок
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
51

52.

Талевый канат
В БУ для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения используют талевые
канаты типа ЛК–РО конструкции 6×31 (1+6+6/6+12) с металлическим сердечником
конструкции 7×7. Здесь первая цифра указывает количество прядей, вторая цифра
через знак × количество проволок в пряди. 1 – одна центральная проволока; 6 –
число проволок одинакового диаметра в первом внутреннем слое; 6/6 – во втором
внутреннем слое 6 проволок одного диаметра и 6 проволок другого диаметра (всего 12
проволок); 12 – число проволок во внешнем слое пряди.
Для повышения износостойкости пряди канатов плетут с линейным касанием
проволок (ЛК). Плетение с точечным касанием проволок в канатах для
эксплуатационного и глубокого разведочного бурения не применяют. Такое плетение
используют в недорогих канатах, используемых для оснастки талевых систем агрегатов
для подземного и капитального ремонта скважин.
Талевые канаты
а – с линейным касанием проволок; б, в – с точеным касанием проволок;
1 – сердечник; 2 – внутренние слои; внешний слой
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
52

53.

Вспомогательное оборудование спуско-подъёмного комплекса
Штропы предназначены для подвешивания элеватора на крюке или крюкоблоке.
Существуют два конструктивных исполнения штропов – одно и двухпетлевые.
Основные параметры:
• допускаемая нагрузка на пару;
• длина;
• радиусы верхнего и нижнего изгиба.
Однопетлевые
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Двухпетлевые
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
53

54.

Вспомогательное оборудование спуско-подъёмного комплекса
Элеваторы предназначены для захвата и удержания бурильных и обсадных труб в
процессе выполнения СПО. Основные параметры элеваторов: грузоподъёмность;
условный диаметр захватываемых труб.
Для захвата и подвешивания труб в практике бурения используют два способа:
1) за уступ замка или муфты;
2) за тело трубы (обжатие).
Каждый способ реализован в элеваторах различного конструктивного исполнения:
1) корпусных;
2) створчатых;
3) автоматических.
По способу изготовления:
1) кованый;
2) литой.
Элеватор универсальный ЭУ
Предназначен для захватывания под муфту или
замок, и удержания на весу колонны
бурильных и насосно-компрессорных труб.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
54

55.

Вспомогательное оборудование спуско-подъёмного комплекса
Элеватор корпусной конусный КМ(К)
Предназначены для захватывания и удержания на весу
колонны бурильных труб с коническим седлом.
Элеваторы цельнозамковые универсальные КМ(К)-У
Элеваторы являются универсальными,
многоразмерными и позволяют работать с широким
диапазоном бурильных труб диаметром от 89 до 129 мм
путем замены сменных втулок (вставок). Типоразмерный
ряд включает 27 вариантов втулок, позволяющих
применять как обычные бурильные трубы, так и
конусные бурильные трубы (с коническим седлом 18
град.) без смены корпуса элеватора.
Оптимизированы для совместной работы с верхним
силовым приводом (СВП).
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
55

56.

Вспомогательное оборудование спуско-подъёмного комплекса
Элеватор корпусной обсадной КМ(О)
Предназначен для захватывания и удержания на весу
колонны обсадных труб с прямым седлом.
Элеватор трубный автоматический универсальный
ЭТАУ-80
Предназначен для захвата под муфту насоснокомпрессорных труб или под замок бурильных труб.
Спайдер-элеватор тип SE
Предназначен для захвата и удержания на весу колонны
бурильных и обсадных труб за тело трубы
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
56

57.

Вспомогательное оборудование спуско-подъёмного комплекса
Ручные клинья, спайдер и хомут предназначены для захвата и удержания в роторе
колонны труб при спуске и подъёме из скважины.
Относятся к устройствам для удержания труб на столе ротора, в качестве которых
используют ручные и с пневмоприводом клинья, подкладные вилки и элеваторы,
спайдеры. Для удержания колонны труб используют две пары ручных клиньев вместе с
роторными вкладышами.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Хомут
Спайдер
Ручные клинья
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
57

58.

Вспомогательное оборудование спуско-подъёмного комплекса
Пневматические клиновые захваты
относятся к оборудованию для механизации
СПО и предназначены для захвата и
удержания в роторе колонны труб при спуске
и подъёме из скважины с применением
дистанционно управляемого пневмопривода.
Основные эксплуатационные параметры:
• допускаемая осевая нагрузка;
• условный диаметр захватываемых труб –
минимальный и максимальный;
• диаметр отверстия в столе ротора для
установки.
• максимальный крутящий момент (для
пневматических клиновых захватов).
Пневматические клинья ПКР
1 – державка; 2 – клинья; 3 – рычаги;
4 – вкладыши конические; 5 – корпус;
6 – стойки; 7 – кольцевая рама;
8 – ролики; 9 – плашки; 10 – рычаг;
11 – пневмоцилиндр;
12 – станина ротора.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
58

59.

Вспомогательное оборудование спуско-подъёмного комплекса
Машинные ключи УМК (универсальный машинный ключ) предназначены для
раскрепления и докрепления бурильных труб в период спуско подъемных операций
и закрепления обсадных труб, спускаемых в скважину. Эти ключи подвешиваются на
специальных канатах внутри буровой вышки на высоте 1,4-1,6 м от пола в
горизонтальном положении. К другому концу каната, проходящему через блок,
укрепленный на вышке, крепятся противовесы для свободного перемещения ключей
в вертикальной плоскости. Противовесы как правило размещают за пределами
укрытия вышечно-лебёдочного блока.
На роторной площадке друг против друга
подвешиваются два ключа. При помощи одного из
ключей трубы задерживаются от проворачивания. К
концу рычага ключа крепится канат, второй конец
которого крепится к ферме или стойке буровой
вышки. Этот ключ, установленный и закрытый на
замковой муфте нижней трубы, отводится в крайнее
положение. Другой ключ располагается на
ниппельной части замка отвинчиваемой верхней
трубы. К его концу крепится канат от
пневмораскрепителя. Перед раскреплением замка
этот канат рычагом ключа натягивается. В результате
ключ проворачивается и раскрепляет резьбовое
соединение.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
59

60.

Вспомогательное оборудование спуско-подъёмного комплекса
Стационарные автоматические буровые ключи. Эти ключи имеют отличия в
конструкции, которые можно классифицировать по следующим признакам:
1. По расположению относительно центра скважины:
• Отводные, когда вращатель и трубозажимное устройство перемещаются к центру
скважины и обратно и они выполнены разрезными (АКБ-3М2; АКБ-3М2.Э2; АКБ4;
КБС-П)
• Постоянно находящиеся на центре скважины, при этом вращатель и
трубозажимное устройство замкнутые. Блок ключа перемещается по направляющим
по вертикали, в зависимости от высоты разъёма бурильной колонны (КБГ-2).
2. По способу свинчивания (развинчивания) резьбовых соединений:
• Инерционного типа, когда вращатель разгоняется вхолостую, накапливая энергию в
маховике и затем производится свинчивание (развинчивание) соединения (АКБ3М2).
• Безинерционного типа. В этом случае, вращатель и трубозажимное устройство
сразу зажимаются на замке, включается высокомоментная передача редуктора
ключа, происходит страгивание резьбового соединения и затем редуктор
переключается на вторую скорость быстрого вращения (АКБ-3М2.Э2; АКБ-4; КБС-П;
КБГ-2).
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
60

61.

Вспомогательное оборудование спуско-подъёмного комплекса
Ключ АКБ-3М2 предназначен для механизации
процессов свинчивания и развинчивания
бурильных и обсадных труб диаметром 108-216
мм при спуско-подъёмных операциях. В качестве
привода ключа используется пневмодвигатель с
рабочим давлением 0,7-1 МПа.
Ключ устанавливают между лебедкой и ротором
на основание вышечно-лебедочного блока, к
которому он крепится болтами.
АКБ-3М2
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Автоматический стационарный буровой
ключ АКБ-3М2
1 – блок ключа; 2– пневмодвигатель;
3 – каретка с пневмоцилиндром;
4 – колонна; 5 – пульт управления;
6 – ротор; 7 – труба;
8 – трубозажимное устройство
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
61

62.

Вспомогательное оборудование спуско-подъёмного комплекса
Гидравлический
ключ для
свинчивания
обсадных труб
ГКШ-1200МТ
ГКШ-8000 "Тимеркул"
– Автоматизированный
буровой ключ
Ключ КБГ-2
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
62

63.

ТЕМА 5
Насосно-циркуляционный комплекс
63

64.

Насосно-циркуляционный комплекс
Циркуляционная система, входящая в состав насосно-циркуляционного комплекса
предназначена для:
• приготовления буровых растворов;
• очистки бурового раствора от выбуренной породы и других вредных примесей;
• прокачивания и оперативного регулирования физико-химических свойств
бурового раствора.
Насосно-циркуляционная система буровых установок включает в себя наземные
устройства и сооружения, обеспечивающие промывку скважин путем многократной
принудительной циркуляции бурового раствора по замкнутому кругу: «насос — забой
скважины — насос».
Насосно-циркуляционный комплекс имеет следующий состав:
желобная система;
блок очистки и дегазации бурового раствора;
Циркуляционная
система шламоудаления;
система
блок хранения растворов;
блок приготовления бурового раствора;
манифольд;
насосный блок.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
64

65.

Насосно-циркуляционный комплекс
Циркуляционная система СЦ-11
1 – центрифуга типа ОГШ; 2 – вибросито ЛВС-1М; 3 – гидроциклон ГЦ-360;
4 – илоотделитель ИГ-Т-45М; 5 – насос 6Ш8-2; 6 – насос НП-12,5; 7 – система смыва
сеток; 8 – шиберы поворотные с условным проходом Ду 150, Ду 250, Ду 300;
9 – дегазатор «Каскад 40.02» с емкостью; 10 – конвейер винтовой КВ-Т 300;
11 – перемешиватель ПБР-Т; 12 – блок приготовления химреагентов; 13 – блок
обработки хим. реагентов; 14 – приемная емкость; 15 – накопительная емкость;
16 – емкость для хранения воды
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
65

66.

Желобная система
Желобная система предназначена для
подачи бурового раствора с выбуренной
породой самотёком из скважины в блок
очистки и иногда применяется для грубой
очистки бурового раствора от крупного шлама.
Устьевая воронка
Желобная система состоит из:
• устьевой воронки;
• желоба.
Устьевая воронка
Воронка состоит из патрубка с фланцами,
разрезанного вдоль образующей пополам. На
одной половине патрубка выполнен боковой
отвод. Половинки патрубка соединяют между
собой с помощью полухомутов.
На разукомплектованных буровых установках
со значительным сроком службы часто
изготавливают неразъемную сливную воронку,
используя выбракованные обсадные трубы.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
66

67.

Желобная система
Желоб состоит из двух частей – наклонной и практически горизонтальной.
Наклонная часть желоба необходима для разгона бурового раствора, что особенно
важно в зимнее время для исключения обмерзания желоба. Желоб может быть
выполнен открытым или закрытым.
Открытый желоб имеет прямоугольное или полукруглое сечение и изготавливается из
дерева или металла. Металлический открытый желоб, чаще всего, представляет из
себя половину разрезанной в продольном направлении трубы. С целью грубой очистки
бурового раствора от выбуренной породы в открытом жёлобе могут устанавливаться
небольшие перегородки или выполняться уступы, которые задерживают крупный
шлам. Для выгрузки этого шлама в жёлобе предусматривают специальные лючки или
клапаны.
Закрытый желоб круглого сечения выполняют с
быстросъёмными телескопическими вставками, которые
дают возможность при необходимости произвести его
очистку, облегчают монтаж и исключают опасные
деформации желоба при колебаниях температуры.
Горизонтальную часть желоба соединяют с приемными отсеками вибросит, а
наклонную со сливной воронкой. Во избежание передачи вибрации от основания
вибросита через жёлоб на сливную воронку и наоборот соединение жёлоба со сливной
воронкой делают гибким.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
67

68.

Блок очистки и дегазации бурового раствора
Блоки очистки и дегазации предназначен для:
• для очистки и дегазации бурового раствора от выбуренной породы;
• выгрузки шлама в транспортные средства, бункера или амбар-шламонакопитель.
Блоки очистки и дегазации классифицируют по количеству используемых ступеней
очистки:
• одноступенчатый;
• двухступенчатый;
• трёхступенчатый;
• четырёхступенчатый.
В состав четырёхступенчатого блока очистки и дегазации входит следующее
оборудование:
• первая ступень очистки – вибросита и дегазатор;
• вторая ступень очистки – гидроциклоны – пескотделители;
• третья ступень очистки – батарея гидроциклонов – илоотделителей;
• четвёртая ступень очистки – декантаторная центрифуга.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
68

69.

Блок очистки и дегазации бурового раствора
Первая ступень блока очистки – вибросита. Они предназначены для отделения
шлама размером частиц более 160 микрон путём фильтрации раствора через
вибрирующие сетки.
Эксплуатационные параметры вибросит:
• пропускная способность;
• наименьший размер удаляемых частиц шлама;
• степень очистки.
Классификация вибросит по типу вибрации:
• Круговое. Минимальные развиваемые гравитационные силы. Лучшее удаление
глинистых пород на верхних интервалах.
• Эллиптическое. Центр вибрации поднят над рамой и противовесы на вибраторе
используются для создания эллиптического движения, меняющегося по
интенсивности и форме по длине рамы. Применяются при работе с утяжеленными
растворами и в качестве осушающих сит для пульпы из под гидроциклонов.
• Линейное. Использующее два вибратора вращающихся в противоположном
направлении, создающие силу, направленную вверх или вниз в момент, когда
противовесы находятся в вертикальном положении. Наиболее универсальные, они
демонстрируют повышенные гравитационные силы и относительно быструю
транспортирующую способность, зависящую от угла наклона рамы и положения
вибраторов.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
69

70.

Блок очистки и дегазации бурового раствора
Вибросито устанавливается в блоке очистки и дегазации над промежуточной ёмкостью
очистки в соответствии со схемами обвязки с устьем скважины. Высота установки
вибросита определяется высотой вышечно-лебёдочного блока и требуемыми уклонами
жёлоба от сливной воронки до приёмного отсека вибросита. Для обслуживания сита
вокруг него сооружают площадку и переходы к желобной системе.
Вибросито
1 – поддон для сбора очищенного раствора;
2 – распределитель; 3 – вибратор; 4 – сетка;
5 – вибрирующая сетка; 6 – амортизаторы;
7 – приемник с распределителем потока.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
70

71.

Блок очистки и дегазации бурового раствора
Дегазаторы так же относятся к первой ступени очистки и предназначены для
очистки бурового раствора от газа.
Вакуумный дегазатор буровой циклического действия – автоматическая установка,
состоящая из двухкамерной герметичной ёмкости, вакуум создаётся вакуум-насосом.
Камеры включаются в работу поочерёдно с помощью золотникового устройства.
Производительность по раствору достигает 25-60 л/с, давление в камере 0,02 МПа.
Вакуумный дегазатор буровой непрерывного действия представляет собой
горизонтальную цилиндрическую ёмкость с помещёнными в её верхней части
наклонными пластинами. Буровой раствор поступает в камеру под действием вакуума,
создаваемого вакуум-насосом, и дегазируется, растекаясь тонким слоем по пластинам.
Центробежно-вакуумный дегазатор буровой состоит из цилиндрического
вертикального корпуса, на стенки которого специальной крыльчаткой разбрызгивается
буровой раствор, поступающий в подводящий трубопровод под действием вакуума.
Производительность 50 л/с, давление в камере 0,032 МПа.
Атмосферный дегазатор буровой состоит из цилиндрической вертикальной камеры, в
центральной части которой буровой раствор разбрызгивается радиально на стенки
корпуса с помощью кольцевого пружинного дросселя. Выделившийся в результате
удара и распыления газ уходит в атмосферу или отсасывается воздуходувкой низкого
давления.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
71

72.

Блок очистки и дегазации бурового раствора
Буровой раствор из скважины поступает по
тангенциальному вводу 4 в полость
газового сепаратора 10, где скорость
потока резко снижается. Из промывочной
жидкости интенсивно выделяется газ,
который скапливается в верхней части
сепаратора и отводится по трубопроводу 2
на факел.
Буровой раствор 5, очищенный от
свободного газа, собирается в нижней
части газового сепаратора, откуда он
подается по линии 8 для очистки от шлама
на вибросито.
Дегазатор центробежно-вакуумный
1 – манометр; 2 – газовый трубопровод;
3 – предохранительный клапан; 4 – ввод
для бурового раствора; 5 – буровой
раствор; 6 – сбросовая задвижка;
7 – эжекторное устройство; 8 – линия для
очистки; 9 – регулятор уровня; 10 – полость
газового сепаратора.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
72

73.

Блок очистки и дегазации бурового раствора
Вторая и третья ступень очистки – гидроциклоны
(включают в себя пескоотделители, илоотделители):
• Пескоотделитель удаляет шлам с размерами частиц
более 60-80 микрон (вторая ступень);
• Илоотделитель настроен на удаление шлам с
размерами частиц более 30-50 микрон (третья
ступень).
Принцип действия гидроциклона
Поступивший после вибросита буровой раствор подается
центробежным шламовым насосом по тангенциальному
патрубку 5 в цилиндрическую часть 1 гидроциклона. Под
действием центробежных и гравитационных сил более
тяжелые частицы шлама отбрасываются к периферии, по
конусу 3 гидроциклона опускаются вниз и сливаются
наружу через регулируемое отверстие 4. Очищенный от
крупных частиц раствор собирается в центральной части
гидроциклона и выходит через патрубок 2.
Схема гидроциклона
1 – цилиндрическая часть;
2 – патрубок; 3 – конус; 4 – сменная
насадка; 5 – тангенциальный
патрубок.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
73

74.

Блок очистки и дегазации бурового раствора
Пескоотделитель ГЦК – 360
Илоотделитель ИГ-45М
Илоотделитель
гидроциклонный
круговой ИГ-45/75-К
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
При безамбарном бурении вместо
отдельно монтируемых гидроциклонов
и осушающего вибросита может
применяться ситогидроциклонная
установка, которая является сборкой
гидроциклонов и вибросита заводской
готовности. Кроме осушки шлама с
гидроциклонов эта установка может
применяться для извлечения
утяжелителя из этого шлама.
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
74

75.

Блок очистки и дегазации бурового раствора
Четвертая ступень очистки – центрифуга. Она предназначена для:
• тонкой очистки бурового раствора от шлама с размерами частиц более 5 микрон;
• извлечения утяжелителя, при использовании блоков химического или физического
усиления центрифуг;
• отделения жидкой фазы бурового раствора от глинистых частиц.
Основные эксплуатационные параметры:
• максимальная производительность;
• минимальный размер удаляемых частиц шлама.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
75

76.

Блок очистки и дегазации бурового раствора
Основной деталью центрифуги является вращающийся в горизонтальном положении
барабан. Внутри барабана расположен шнек, который, в свою очередь, может
вращаться относительно барабана с небольшими зазорами относительно его
внутренней поверхности. Внутри шнека имеется канал для подачи бурового раствора
на барабан. При вращении барабана частицы шлама из бурового раствора, за счёт
центробежных сил, прижимаются к его внутренней поверхности. Скорость вращения
барабана и шнека в центрифуге поддерживается разной, а направление вращения
шнека относительно барабана таково, что винт шнека перемещает частицы шлама в
коническую часть барабана, где есть отверстия для выгрузки шлама в приёмный
бункер. Очищенный от шлама буровой раствор, который остаётся на некотором
удалении от внутренней поверхности барабана, декантируется (сливается через
край) через сливные отверстия на торце его цилиндрической части.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
76

77.

Система шламоудаления
Система шламоудаления предназначена для сбора шлама после очистного
оборудования, его транспортирования и удаления за пределы буровой установки
в процессе бурения.
Шнек для транспортировки шлама
1 – корпус передний; 2 – корпус задний; 3 – шнек; 4 – привод;
5 – опора промежуточная; 6 – опора концевая; 7 – крышка;
8 – окно разгрузочное
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
77

78.

Блок хранения бурового раствора
Блок хранения бурового раствора обеспечивает работу остальных блоков
циркуляционной системы, хранит запас технической воды и бурового раствора.
Состав:
• ёмкость очистки;
• промежуточные ёмкости различного назначения;
• доливная ёмкость, которую используют для долива скважины во время подъёма
бурильной колонны;
• водяная ёмкость с запасом технической воды.
Емкости обвязаны центробежными шламовыми насосами, переливными
трубопроводами и различными задвижками, что позволяет выполнять различные
технологические операции в циркуляционной системе. Ёмкости закрывают сверху
настилом и снабжают люками для обслуживания, лестницами, донными клапанами для
слива остатков бурового раствора или промывочной жидкости.
Стандартный объем
емкостей – 40 м3
Количество – от 3 до 5
Центробежный шламовый насос
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
78

79.

Блок приготовления бурового раствора
Блок приготовления бурового раствора предназначен для:
• для создания необходимого запаса бурового раствора до начала бурения;
• пополнения убыли бурового раствора в результате его поглощения в скважине;
• введения в буровой раствор химических реагентов и утяжелителей.
Состав оборудования:
• лопастные мешалки;
• гидромешалки;
• гидровакуумные смесители;
• фрезерно-струйные мельницы.
Комплектность блока приготовления раствора:
1. Ёмкость V=10 м3– 1 шт.
2. Перемешиватель ПБР-7,5 – 1 шт.
3. Насос горизонтальный шламовый
6Ш8-2 – 1 шт.
4. Смеситель СГМ-100 – 1 шт.
5. Диспергатор ДШ-100 – 1 шт.
6. Воронка смесителя переносная – 1 шт.
7. Комплект трубопроводной обвязки
с запорной арматурой.
8. Пост управления кнопочный.
9. Шкаф управления взрывозащищённый.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
79

80.

Глиномешалка
Глиномешалка предназначена для приготовления, обработки химическими
реагентами и утяжеления буровых растворов.
Состоит из ёмкости овального сечения закрепленной на раме, внутри которой
вращаются навстречу друг другу два вала с лопастями. Валы выводятся через
уплотнения в торцах ёмкости и крепятся на подшипниках качения и разъёмных опорах к
раме. На концах валов со стороны привода установлена зубчатая пара, через которую
вращение от ведущего вала передаётся на ведомый. На ведущем валу закреплён также
ведомый шкив клиноремённой передачи, на который вращение передаётся через
клиновые ремни от ведущего шкива на приводном асинхронном двигателе.
Монтируется двухвальная мешалка с горизонтальным расположением валов на одной
из промежуточных ёмкостей блока хранения. Слив приготовленного бурового раствора в
промежуточную ёмкость производится самотёком после открытия сливного крана.
Глиномешалка
1 – барабан; 2 – люк;
3 – лопасти;
4 – электродвигатель;
5 – клиноременная передача;
6 – рама
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
80

81.

Перемешиватели
Лопастные перемешиватели с вертикальным расположением валов предназначены
для перемешивая бурового раствора.
Перемешиватель лопастной
ЦС3-3000 ЭУК – 03.15.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
81

82.

Перемешиватели
Гидромешалки предназначены для перемешивая бурового
раствора. Принцип действия гидромониторный и струйновихревой.
На ёмкости, в качестве которой может быть использована
промежуточная ёмкость блока хранения, устанавливают
гидравлические перемешиватели, использующие
гидромониторный эффект. Эти перемешиватели имеют
гидромониторную насадку, управляемую с помощью ручки, и
устройство фиксации направления струи.
Перемешиватель
гидравлический 4УПГ
Раствор, посредством бурового или центробежного
шламового насоса, подаётся в приёмный патрубок 1 и оттуда
поступает в ствол 2, вращающийся на шарикоподшипниках
замкового типа. Между приёмным патрубком и стволом
установлены уплотнения, предотвращающие утечку и
попадание раствора в подшипники. На конце ствола при
помощи накидной гайки 3 устанавливается конически
Перемешиватель гидравлический
сходящаяся насадка 4 для повышения скорости, дальности
самовращающийся
действия струи раствора, выбрасываемого из ствола.
1 – приёмный патрубок; 2 – ствол;
Реактивный момент от пары сил, возникающих при истечении 3 – накидная гайка; 4 – коническая
раствора из насадок 4 приводит во вращению крестовины,
насадка; 5 – крестовина;
6 – колонки.
что приводит к возникновению вихря вокруг перемешивателя.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
82

83.

Гидровакуумный смеситель
Гидровакуумный смеситель предназначен для:
• для наработки бурового раствора из порошковых материалов,
• для ввода в буровой раствор порошкообразных реагентов или утяжелителя.
Монтируют гидровакуумный смеситель на раме, размёщённой на основании
циркуляционной системы. Входную задвижку смесителя обвязывают с манифольдом
буровых насосов или с напорной линией центробежного шламового насоса, а сливной
патрубок с приёмной емкостью, в качестве которой может использоваться
промежуточная ёмкость блока хранения.
Работа гидровакуумного сместителя основана на эффекте эжекции. При истечении
жидкости с большой скоростью из сопла образуется зона разряжения. Этот эффект
используется для засасывания поступающего реагента и активного перемешивания и
диспергирования.
Гидровакуумный смеситель
1 – выход готового бурового раствора;
2 – загрузочная воронка; 3 – заслонка;
4 – гидровакуумная камера; 5 – подводящий
ствол
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
83

84.

Фрезерно-струйная мельница
Фрезерно-струйная мельница предназначена для быстрого приготовления бурового
раствора из комовых и порошковых материалов.
Для приготовления раствора в мельницу подаются вода и глина, готовый раствор
сливают в приёмную емкость, в качестве которой используют или специальную ёмкость
или одну из промежуточных ёмкостей блока хранения. В случае использования
специальной ёмкости готовый раствор перекачивают шламовым насосом в
промежуточную ёмкость блока хранения.
Фрезерно-струйная мельница
1 – корпус; 2 – плита рифлёная
сменная; 3 – ротор; 4 – лопасти
сменные; 5 – сливной лоток;
6 – решётка; 7 - отражательный
щиток; 8 – щелевые насадки;
9 – бункер;
10 – предохранительная плита;
11 – затвор; 12 – упорная штанга;
13 – предохранительный штифт;
14 – втулка; 15 – ловушка для
посторонних предметов;
16 – откидная крышка
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
84

85.

Насосный блок
Главным оборудованием насосного блока являются буровые насосы. Они
предназначены для нагнетания в скважину промывочной жидкости с целью:
• очистки забоя и ствола от выбуренной породы (шлама) и выноса ее на дневную
поверхность;
• охлаждения и смазки долота;
• создания гидромониторного эффекта при бурении струйными долотами;
• приведения в действие забойных гидравлических двигателей.
Эксплуатационные параметры:
• мощность привода насоса;
• число цилиндров или плунжеров;
• номинальная частота двойных ходов поршня или плунжера;
• максимальная подача;
• максимальное развиваемое давление.
Двухпоршневые насосы выполнены с двухсторонним действием поршней. В таких
насосах жидкость перемещается в поршневой и штоковой полостях цилиндровой
втулки и за один двойной ход поршня совершаются два цикла всасывания и нагнетания.
Трёхпоршневые насосы (триплексы) имеют одностороннее (прямое) действие
поршней, при котором жидкость нагнетается только в поршневой полости цилиндровой
втулки и за один двойной ход совершается один цикл всасывания и нагнетания.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
85

86.

Насосный блок
Принцип действия поршневых насосов – трансмиссионный вал через приводной
шкив получает вращение от привода и через редуктор передает крутящий момент
кривошипному валу. Шатунными механизмами вращательное движение кривошипного
вала преобразуется в возвратно-поступательное движение ползунов и поршней
гидроблока. Поршни, перемещаясь в цилиндрах совершают поочередно всасывание и
нагнетание бурового раствора.
При такте всасывания входные клапаны открыты, а выходные клапаны закрыты. При
такте нагнетания выходные клапаны открыты, а входные закрыты. Потоки раствора из
цилиндров суммируются в нагнетательной линии насоса. Для изменения расхода на
выходе изменяются диаметр втулок и поршней, а также частота двойных ходов
(ЧДХ). При уменьшении диаметра втулок увеличивается максимальное давление
на выходе насоса. Частота двойных ходов не влияет на максимальное давление.
Буровой насос УНБТ-950А
1 – цилиндрово-поршневая группа;
2 – клапан; 3 – блок гидравлический;
4 – пневмокомпенсатор; 5 – система
смазочно-охлаждающая; 6 – кран
консольно-поворотный; 7 – корпус;
8 – трансмиссионный вал; 9 – редуктор;
10 – механизм кривошипно-ползунный;
11 – система смазки; 12 – рама
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
86

87.

Насосный блок
Предохранительный клапан предназначен для
защиты гидравлической и механической частей насоса
и привода от действия перегрузок.
Семь отверстий в ноже соответствуют различным
давлениям, при которых происходит срабатывание
клапана. При подъеме давления в напорном
трубопроводе выше допустимого, стержень 9 срезается,
шток с поршнем движется к демпферу 5, отбрасывая
нож 8.
Пневмокомпенсатор выходной
Предохранительный клапан
Пневмокомпенсатор входной
Система охлаждения
цилиндропоршневой группы
Клапан предохранительный
КП-250:
1 – переходник;
2 – поршень; 3 – шток;
4 – корпус; 5 – демпфер;
6 – табличка; 7 –кожух;
8 – нож; 9 – стержень
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
87

88.

Насосный блок
Пневмокомпенсатор диафрагменного типа
предназначен для выравнивания подачи и давления
нагнетания промывочной жидкости.
Во время работы насоса промывочная жидкость при
давлениях выше давления газа в полости компенсатора,
проходя через отверстие седла 1, поднимает диафрагму,
сжимая газ до тех пор пока давление газа и
перекачиваемой насосом жидкости не выровняются.
В периоды времени, когда мгновенная подача жидкости
насосом превышает среднюю, часть жидкости поступает
в компенсатор, дополнительно сжимая газ, а когда
мгновенная подача меньше средней, то происходит
возмещение недостатка подачи за счет увеличения
объема газа компенсатора. Поэтому диафрагма во
время работы насоса все время совершает
колебательное движение.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Пневмокомпенсатор ПК40/250:
1 – седло; 2 – стабилизатор;
3 – диафрагма; 4 – вентиль;
5 – манометр;
6 – пробойник; 7 – крышка;
8 – шайба; 9 – корпус
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
88

89.

Насосный блок
УНБ-600 – Ураламаш, насос буровой,
мощность 600 кВт
Двухпоршневой буровой насос
УНБТ-950 – Уралмаш, насос буровой
трехпоршневой, мощность 950 кВт
Трехпоршневой буровой насос
Плунжерный буровой
насос
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
89

90.

Насосный блок
Принципиальные схемы буровых насосов
а – поршневой одностороннего действия; б – плунжерный; в – поршневой
двустороннего действия; 1 – всасывающий коллектор; 2 – впускной клапан;
3 – клапанная коробка; 4 – выпускной клапан; 5 – напорный коллектор; 6 – поршень;
7 – плунжер; 8 – шток; 9 – крейцкопф (ползун); 10 – кривошипно-шатунный механизм;
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
90

91.

ТЕМА 6
Противовыбросовое оборудование
91

92.

Противовыбросовое оборудование
Противовыбросовый комплекс – комплекс специального оборудования для
предотвращения выбросов. Предназначен для предотвращения развития
проявления в выброс и открытый фонтан на буровой установке. Он состоит из
устьевого герметизирующего оборудования, его обвязки и системы управления. Всё
оборудование этого комплекса называют противовыбросовым (ПВО).
Выбор противовыбросового оборудования осуществляется в зависимости от
конкретных горно-геологических условий для выполнения следующих технологический
операций:
• герметизации устья скважины при спущенных бурильных трубах и без них;
• вымыва флюида из скважины по принятой технологии;
• подвески колонны бурильных труб на плашках нижнего превентора после его
закрытия;
• срезания бурильной колонны;
• контроля за состоянием скважины во время глушения;
• расхаживания бурильной колонны для предотвращения ее прихвата;
• спуска и подъема части или всей бурильной колонны при герметично закрытом
устье.
В зависимости от типа и количества превенторов существует 10 схем ПВО:
• 1 и 2 – механическим (ручным) приводом – для ремонта скважин;
• 3-10 – с гидравлическим приводом – для бурения.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
92

93.

Противовыбросовое оборудование
Состав противовыбросового оборудования
1. Вспомогательный
(дублирующий) пульт
управления;
2. Универсальный превентор;
3. Плашечный превентор;
4. Штурвал плашечного
превентора;
5. Блок дросселирования;
6. Основной пульт управления и
гидравлическая станция;
7. Колонная головка;
8. Блок глушения;
9. Крестовина.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
93

94.

Противовыбросовое оборудование. Манифольд
Манифольд предназначен для обвязки блока превенторов противовыбросового
оборудования с целью управления нефтяной или газовой скважиной в процессе
ликвидации газонефтепроявления.
Манифольд противовыбросового оборудования состоит из коренных задвижек с
ручным или ручным и гидравлическим управлением, блоков дросселирования и
глушения, включающих задвижки с ручным управлением, обратный клапан,
регулируемые дроссели с ручным и дистанционным управлением, крестовины,
тройники, гасители потока, показывающие манометры с разделителями сред, а также из
напорных трубопроводов и пакетов трубопроводов низкого давления.
Схема ПВО №5
1 – плашечный превентор;
2 – задвижка с гидравлическим
управлением; 3 – устьевая
крестовина; 4 – манометр с
запорным и разрядным
устройствами и разделителем сред;
5 – кольцевой превентор;
6 – дроссель регулируемый с
ручным управлением; 7 – задвижка с
ручным управлением; 8 – гаситель
потока; 9 – вспомогательный пульт;
10 – станция гидропривода;
11 – обратный клапан
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
94

95.

Противовыбросовое оборудование. Станция управления
превенторами
Станция управления превенторами предназначена для дистанционного
управления задвижками блоков превенторов.
В состав станции входит:
• пульт управления основной,
• гидроаккумулятор,
• нагнетательный насос,
• соединительный трубопровод,
• вспомогательный пульт управления.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
95

96.

Противовыбросовое оборудование. Блок дросселирования
Блок дросселирования и блок глушения предназначены для работы в составе
противовыбросового оборудования на устье нефтяных и газовых скважин в процессе их
строительства и ремонта с целью обеспечения безопасного ведения работ,
предупреждения выбросов и открытых фонтанов, охраны недр и окружающей среды,
сброса избыточного давления из устьевой арматуры.
Блок дросселирования предназначен для поддержания требуемого давления на устье
в процессе ликвидации ГНВП путем регулирования открытия дросселя.
Дроссель с ручным управлением
1 – упорный подшипник; 2 – накидная гайка;
3 – твердосплавный наконечник; 4 – корпус
насадки; 5 – твердосплавная насадка;
6 – корпус; 7 – стакан; 8 – шпиндель;
9 – корпус привода; 10 – имитатор насадки;
11 – имитатор наконечника; 12 – маховик
Блок дросселирования
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
96

97.

Противовыбросовое оборудование. Плашечный превентор
Плашечные превенторы предназначены для герметизации устья скважины с целью
предупреждения выброса или открытого фонтанирования как при наличии бурильной
или обсадной колонны в скважине, так и без нее. Превенторы выпускаются со
сменными трубными плашками под бурильные и обсадные трубы условным
диаметром от 73 до 426 мм и глухими плашками для полного закрытия скважины при
отсутствии в ней колонны.
Виды плашек:
• глухие (а) – для перекрытия открытой скважины без инструмента;
• трубные (рисунок + б,в,г,д) – под заданный диаметр бурильных труб;
• срезные (е) – для срезания колонны труб в экстренных случаях – обязательны на
море и при бурении на месторождениях с большой концентрацией сероводорода.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
97

98.

Противовыбросовое оборудование. Плашечный превентор
Каждая плашка перемещается поршнем 6 гидравлического цилиндра 5. Масло от
коллектора 10 по стальным трубкам 8, 9 и через поворотное ниппельное соединение
под давлением поступает в гидроцилиндры.
Плашечные превенторы позволяют расхаживать бурильную колонну на длину
трубы между высадками или замковыми соединениями.
Устройство плашечного
превентора ППГ
1 – корпус; 2 – шпилька;
3 – гайка; 4 – крышка;
5 – гидроцилиндр; 6 – поршень;
7 – шток; 8, 9 – стальные трубки
обвязки гидроцилиндров с
поворотным ниппельным
устройством; 10 – коллектор;
11 – уплотнение плашки;
12 – вкладыш плашки;
13 – корпус плашки;
14 – шлицевой вал
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
98

99.

Противовыбросовое оборудование. Универсальный превентор
Универсальный превентор предназначен для:
• герметизации устья при наличии бурильного инструмента в скважине, на любой
части бурильной колонны (гладкая часть, замковые соединения, УБТ, квадрат и
др.), обсадных или насосно-компрессорных труб;
• герметизации устья при отсутствии бурильного инструмента в скважине;
• расхаживания инструмента;
• протаскивания инструмента с замковыми соединениями (при наличии на них фасок
под углом 18°) на небольшой скорости (при контролируемом давлении в камере
закрытия);
• быстрого снижения давления в скважине.
Основной рабочий элемент – кольцевое упругое уплотнение, которое при открытом
положении превентора позволяет пропускать колонну бурильных труб, а при закрытом
положении сжимается в радиальном направлении, вследствие чего резиновое
уплотнение обжимает трубу (ведущую трубу, замок) и герметизирует кольцевое
пространство между бурильной и обсадной колоннами. Эластичность резинового
уплотнения позволяет закрывать превентор на трубах различного диаметра, на замках,
УБТ и полностью перекрывать проходное отверстие. Применение универсальных
превенторов дает возможность вращать и расхаживать колонну при
герметизированном кольцевом зазоре.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
99

100.

Противовыбросовое оборудование. Универсальный превентор
Универсальные превенторы
1 – крышка;
2, 4, 7, 9 – уплотнительные
манжеты между элементами
превентора;
3 – кольцевой резиновый
уплотнитель; 5 – корпус;
6 – плунжер (поршень);
8 – втулка.
Манжеты
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
100

101.

Противовыбросовое оборудование. Вращающийся превентор
Вращающийся превентор предназначен для автоматической герметизации устья
скважины вокруг любой части бурильной колонны, в том числе ведущих, утяжеленных,
насосно-компрессорных, а также замковых соединений бурильных труб, при ее
вращении, расхаживании, наращивании и выполнении спуско-подъемных операций.
Устанавливают ПВ над блоком превенторов вместо разъемного желоба для отвода
бурового раствора к блоку очистки циркуляционной системы буровой установки.
Вращающийся
превентор
1 – корпус; 2 – гайка
байонетная,
3 – корпус, 4 –
роликоподшипник,
5 – ствол, 6 – элемент
уплотнительный,
7 – уплотнение
шевронное, 8 – крышка,
9 – фланец, 10 – вкладыш,
11 – насос,
12 – привод.
Буровая установка,
конструкции буровых
вышек
Силовой привод
Комплекс для вращения
бурильной колонны
Спуско-подъемный
комплекс
Насосно-циркуляционный
комплекс
Противовыбросовое
оборудование
101

102.

Спасибо за внимание!

103.

Использованные источники литературы
1.
2.
3.
4.
Самохвалов М.А. Монтаж и эксплуатация бурового оборудования. – Томск: Учебное
пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 300 с.
https://findpatent.ru/patent/257/2577564.html.
http://uralpi.ru/category/production/burovoe-oborudovanie/osnovaniya-burovyihustanovok/.
Алюнов, А.Н. Онлайн Электрик: Интерактивные расчеты систем электроснабжения /
А.Н. Алюнов. - Режим доступа: https://online-electric.ru.
103