Полезные ископаемые с помощью буровых установок

Бурение

Дыры в земле для добычи чёрного золота делают буровые установки. В России в год вводится в эксплуатацию примерно 80-90 бурильных установок. Компании увеличивают бурение, даже если хотят остаться на том же уровне добычи полезных ископаемых.

Бурение включает в себя огромный процесс строительства скважины и её запуск в работу. Если брать этот весь процесс от начала и до конца, то это 75 % всех объёмов затрат.Юрий Шафраник, председатель комитета Торгово-промышленной палаты России по энергетической стратегии и развитию топливно-энергетического комплекса

Буровая установка может добраться до нефти и газа в 5 км от поверхности. Включает эта установка платформу с моторами, насосами, системой приготовления и очистки бурового раствора и вышку. Стоит весь комплекс порядка 500 млн рублей.

С вышки под землю опускаются долота, буровые двигатели, трубы и образуют скважину. Пробурив одну, установка по направляющим переезжает к следующей скважине. Работать такое устройство может несколько месяцев.

Собирается комплекс по бурению на месторождении. Как правило, это занимает девять месяцев. Комплектующие – элементы с заводов «Уралмаша». Это крупнейший производитель буровых установок в России. Компания включает три предприятия и почти полностью обеспечивает себя деталями и узлами. Особенность производства – 95 % составляют комплектующие российского производства, остальная часть – импортные, хотя ещё три-четыре года назад импортные комплектации составляли 40 %.

Про технику

Разработки компании своим потенциальным заказчикам представляют на тематических выставках. Одной из последних стала международная выставка «Нефтегаз». В ней участвовало 550 компаний, причём 70 из них – это производители бурового оборудования.

Так, приволжская компания «Римера», которая входит в группу «Челябинский трубопрокатный завод», на выставке презентовала новую линейку оборудования для гидроразрыва пласта. В прошлом году компания привезла на экспозицию усовершенствованный буровой ключ, без которого нельзя собрать бурильную колонну. В буровом ключе установили гидропривод, и как результат – мощность нового ключа выросла на 10 %, а скорость работы – более чем в полтора раза. На очереди – модернизация ключей-роботов.

Специалисты говорят, что на рынке оборудования для бурения наступила эра систем верхнего привода, способных все манипуляции с бурильной колонной взять на себя.

С развитием технологий, вполне вероятно, мы придём к тому, что СВП может заменить ключ-робот и бурильные ключи. Но это перспектива 10 лет, не ближайшего периода.Михаил Белов, генеральный директор группы компаний «Римера»

При этом самым популярным инструментом бурения скважин остаётся винтовой забойный двигатель, придуманный ещё в Советском Союзе в Институте буровой техники. В 1992 году выпускники института создали в Перми предприятие по выпуску забойных двигателей, компания «Радиус-сервис» сегодня является одним из лидеров в этом сегменте.

Большая часть себестоимости бурового оборудования – две трети – это материалы. Один винтовой двигатель у «Радиус-сервиса» может быть создан из трёх тонн металла. Ресурс работы забойной машины составляет 200-300 часов. Эксперты говорят, что клиенту проще брать в аренду такую машину, поэтому продажи могут составлять лишь пятую часть от всего бизнеса, а 80 % будет занимать аренда.

Профильные проблемы

Специалисты отмечают, что те страны, которые занимаются добычей чёрного золота и газа, разрабатывают и технологию, и оборудование для добычи полезных ископаемых. Исключение – арабские страны. Чтобы не пойти по их пути, в России нужно создать союз машиностроителей и нефтяников. Специалистам нефтегазовой отрасли предстоит продумать системы лизинга и программы утилизации буровых, рассказали в программе «Бизнес-вектор».

При этом основная задача нефтегазового машиностроения в России на 2019-2024 годы – повышение уровня конкурентоспособности российской продукции как на внутреннем рынке, так и на международном. Неслучайно, что инвестиционный бюджет на поддержку нефтегазового машиностроения в России в 2018 году увеличился почти в два раза по сравнению с 2017 годом: с 3,4 млрд рублей до 6,5 млрд рублей в 2018 году. На повестке – развитие инжиниринговых услуг, постпродажного обслуживания и повышение уровня цифровизации отечественной продукции.

Источник

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 ноября 2017;
проверки требуют 14 правок.

Общая схема буровой установки: 1 — буровое долото; 2 — УБТ; 3 — бурильные трубы; 4 — кондуктор; 5 — устьевая шахта; 6 — противовыбросовое устройства; 7 — пол буровой установки; 8 — буровой ротор; 9 — ведущая бурильная труба; 10 — буровой стояк; 11 — вертлюг; 12 — крюк; 13 — талевый блок; 14 — балкон верхового рабочего; 15 — кронблок; 16 — талевый канат; 17 — шланг ведущей бурильной трубы; 18 — индикатор нагрузки на долото; 19 — буровая лебёдка; 20 — буровой насос; 21 — вибрационное сито для бурового раствора; 22 — выкидная линия бурового раствора.

Бурение — процесс разрушения горных пород с помощью специальной техники — бурового оборудования. Различают три вида бурения:

Вертикальное бурение
Наклонно-направленное бурение
Горизонтальное бурение для прокладки коммуникаций

Бурение скважин — это процесс сооружения направленной цилиндрической горной выработки в земле, диаметр «D» которой мал по сравнению с её длиной по стволу «H», без доступа человека на забой. Начало скважины на поверхности земли называют устьем, дно — забоем, а стенки скважины образуют её ствол.

История бурения[править | править код]

Шарошечное буровое долото

В работах философа Конфуция, которые были написаны в 600 г. до н. э., были описаны китайские скважины для добычи воды и соляных рассолов. Такие скважины сооружались с помощью метода ударного бурения и достигали глубины 900 м. Время от времени китайцы в ходе бурения натыкались на нефть или газ, как, например, в Сычуане из скважин глубиной около 240 м добывали газ, который использовался для выпаривания соли.

В России до середины XIX века нефть добывалась на Апшеронском полуострове из колодцев, а уже 14 июля 1848 года в местечке Биби-Эйбат была пробурена первая в мире нефтяная скважина ударным способом с применением деревянных штанг.

За пределами России первая нефтяная скважина была пробурена в 1859 году в США полковником Эдвином Дрейком в окрестностях г. Тайтусвиля (Пенсильвания), генеральным представителем Seneca Oil Company. Из-за попыток применить бурение для поиска и добычи нефти местные жители считали Дрейка сумасшедшим. Помимо этого Дрейк, по его собственному утверждению, изобрёл обсадную трубу, «без которой никто не смог бы бурить в низинах, где земля подтоплена»[1].

В 1899 году в России был запатентован электробур. Это был электродвигатель, который был соединен с долотом и был подвешен на канате. Уже в 1938 году была разработана его современная конструкция, а через два года таким электробуром пробурили первую скважину.

В 1930 году в Европе пробурили с земной поверхности скважину на глубину 3 км. В конце 1950-х годов глубина пробуренных скважин увеличилась до 7 км.

Бурение на море впервые было осуществлено в Тихом океане в 1897 г. В России первая морская скважина была пробурена в бухте Ильича на искусственно созданном островке.

В 1970-е — 1990-е гг. пробурена Кольская сверхглубокая скважина (СГ-3) — самая глубокая параметрическая скважина в мире, глубиной 12 262 метра.[2].

Классификация скважин по назначению[править | править код]

Скважины на нефть и газ, можно систематизировать следующим образом:

структурно-поисковые, назначение которых — установление (уточнение тектоники, стратиграфии, литологии, оценка продуктивности горизонтов) без дополнительного строительства скважин;
разведочные, служащие для выявления продуктивных объектов, а также для оконтуривания уже разрабатываемых нефтяных и газоносных пластов;
добывающие (эксплуатационные), предназначенные для добычи нефти и газа из земных недр. К этой категории относят также нагнетательные, оценочные, наблюдательные и параметрические скважины;
нагнетательные, предназначенные для закачки в пласты воды, газа или пара с целью поддержания пластового давления или обработки призабойной зоны. Эти меры направлены на удлинение периода фонтанного способа добычи нефти или повышение эффективности добычи;
опережающие добывающие, служащие для добычи нефти и газа с одновременным уточнением строения продуктивного пласта;
оценочные, назначение которых — определение начальной нефтеводонасыщенности и остаточной нефтенасыщенности пласта (и проведение иных исследований);
контрольные и наблюдательные, предназначенные для наблюдения за объектом разработки исследования характера продвижения пластовых флюидов и изменения газонефтенасыщенности пласта;
опорные скважины бурят для изучения геологического строения крупных регионов, чтобы установить общие закономерности залегания горных пород и выявить возможности образования в этих породах месторождений нефти и газа.

Способы бурения[править | править код]

Способ бурения	Определение
Вращательный	Механическое бурение, при котором разрушающее усилие создаётся непрерывным вращением породоразрушающего инструмента с приложением осевой нагрузки.
Роторный	Вращательное бурение, при котором буровой снаряд вращается станком с вращателем роторного типа.
Турбинный	Вращательное бурение, при котором породоразрушающий инструмент вращается турбобуром.
Объёмный	Вращательное бурение, при котором породоразрушающий инструмент вращается винтовым (объёмным) двигателем.
Электробуром	Вращательное бурение, при котором породоразрушающий инструмент вращается электробуром.
Алмазный	Вращательное бурение, при котором горная порода разрушается породоразрушающим инструментом, армированным алмазами.
Твёрдосплавный	Вращательное бурение, при котором горная порода разрушается породоразрушающим инструментом, армированным твёрдыми сплавами.
Дробовой	Вращательное бурение, при котором горная порода разрушается дробью.
Ударный	Механическое бурение, при котором разрушающее усилие создаётся воздействием ударов породоразрушающего инструмента.
Ударно-канатный	Ударное бурение, при котором возвратно-поступательное движение, создаваемое станком, передаётся породоразрушающему инструменту канатом.
Ударно-штанговый	Ударное бурение, при котором возвратно-поступательное движение, создаваемое станком, передаётся породоразрушающему инструменту бурильными трубами.
Ударно-вращательный	Механическое бурение, при котором разрушающее усилие создаётся в результате совместного воздействия ударов и вращения породоразрушающего инструмента.[3]
Гидроударный	Ударно-вращательное бурение, при котором удары сообщаются породоразрушающему инструменту гидроударником.
Вибрационный	Механическое бурение, при котором внедрение бурового снаряда осуществляется виброударником.
Гидродинамический	Бурение, при котором горная порода разрушается высоконапорной струёй жидкости.
Термический	Бурение, при котором горная порода разрушается тепловым воздействием.
Электрофизический	Бурение, при котором разрушается горная порода под воздействием сил, возникающих в результате электрического разряда.
Взрывоударный	Бурение, при котором горная порода разрушается под воздействием сил, возникающих в результате взрыва.
Химический	Бурение, при котором горная порода разрушается под действием реагентов, вступающих с ней в химическую реакцию.
С промывкой	Бурение, при котором продукты разрушения горных пород удаляются потоком промывочной жидкости.
С продувкой	Бурение, при котором продукты разрушения горных пород удаляются потоком газа.

Буровое оборудование[править | править код]

Буровая вышка
Буровая установка
Буровой станок
Бурильная колонна представляет собой спущенную в скважину сборку из бурильных труб скреплённых между собой бурильными замками, предназначенную для подачи гидравлической и механической энергии к долоту, для создания осевой нагрузки на долото, а также для управления траекторией бурящейся скважины.
Долото шарошечное

См. также[править | править код]

Шарошечное бурение
Алмазное бурение
Глубоководное бурение
Бурение методом обратной продувки
Вышкомонтажник
Скважина

Литература[править | править код]

Басарыгин Ю. М., Булатов А. И., Проселков Ю. М. Бурение нефтяных и газовых скважин. — Учеб. пособие для вузов. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. — 632 с. — ISBN 5-8365-0128-9.
Башкатов Д.Н., Панков А.В., Коломиец А.М. Прогрессивная технология бурения гидрогеологических скважин. – М.: Недра, 1992. — 286 с. — ISBN 5-247-02228-9.
Буровое оборудование. — Технический каталог. — М.: «Немецкая фабрика печати», 2008. — 265 с.
Дэниел Ергин. Добыча: Всемирная история борьбы за нефть, деньги и власть = The Prize: The Epic Quest for Oil, Money, and Power. — М.: «Альпина Паблишер», 2011. — 944 с. — ISBN 978-5-9614-1252-9.
Мир-Бабаев М. Ф. Краткая история азербайджанской нефти. Книга вторая. — Баку, Изд-вo SOCAR, 2012, 288 с.
Загадки глубокого бурения
Фрик Э. Л. Бурение // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
Petroleum Engineering-Drilling and Well Completions, C. Gatlin (ed.), Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, NJ (1960.
Lessons in Rotary Drilling, U. of Texas, Unit II, Lesson 3.
A Primer of Oil Well Drilling, third and fourth editions, U. of Texas.
Rotary Drilling Handbook, sixth edition, J.e. Brantly (ed.) Palmer Pub., New York City.
Andrew B. Cecala, Andrew D. O’Brien, Joseph Schall, Jay F. Colinet et al. Глава 3. Бурение и взрывные работы // Руководство по защите от пыли при добыче и переработке полезных ископаемых = Dust Control Handbook for Industrial Minerals Mining and Processing. — National Institute for Occupational Safety and Health. — DHHS (NIOSH) Publication No. 2012-110, 2012. — 312 p. Вариант перевода PDF

Примечания[править | править код]

Источник

Буровая установка или буровая — комплекс бурового оборудования и сооружений, предназначенных для бурения скважин. Состав узлов буровой установки, их конструкция определяется назначением скважины, условиями и способом бурения.

Наземная буровая установка для разведки и разработки месторождений нефти и газа в общем виде включает следующее оборудование:

Буровая вышка,
Буровая лебёдка,
Система верхнего привода или ротор с вертлюгом,
Буровой ключ
Шпилевая катушка
Буровые насосы,
Ёмкости,
Оборудование для приготовления бурового раствора,
Оборудование очистки бурового раствора от шлама,
Цементировочный агрегат
Противовыбросовое оборудование
Мостки и склад хранения буровых труб, трубный кран,
Генератор для обеспечения работы электроприводов оборудования

Характеристики буровых установок[править | править код]

Назначение буровой установки
Грузоподъёмность/глубина бурения
Тип привода
Способ бурения
Тип шасси (для самоходных установок)
Крутящий момент (кНм)

Применение буровых установок[править | править код]

Бурение неглубоких (до 25 метров) скважин небольшого диаметра (76—219 мм) при сейсморазведке и инженерных изысканиях.
Бурение скважин средней глубины (до 600 м) — структурных и поисковых скважин на твёрдые полезные ископаемые.
Бурение глубоких (до 6000 м) разведочных и эксплуатационных скважин на нефть и газ.
Капитальный ремонт и испытания скважин на нефть и газ.
Бурение скважин на воду.
Бурение неглубоких (до 32 м) скважин большого диаметра (до 1,5 м) для строительства буронабивных свай (свайные фундаменты).
Бурение взрывных скважин на открытых горных выработках и в шахтах.
Сверхглубокое бурение (до 15 000 м) разведочных и эксплуатационных скважин на нефть и газ. (В России первая сверхглубокая скважина была пробурена глубиной 12 262 метров на Кольском полуострове).

Органоструктура буровых установок[править | править код]

Исполнительные органы (вышка, буровая лебёдка, СВП, ротор, талевая система, буровой насос…)
Энергетические органы (дизельные и электродвигатели, силовая пневмо- и гидросистема, приводы)
Вспомогательные органы (металлоконструкции основания, укрытий, механизмы передвижения, мост приёмный, вспомогательная лебёдка, тали, системы освещения, водоснабжения, отопления, вентиляции, эвакуации)
Органы управления (системы пневмо- и электроуправления)
Органы информации (система контроля параметров бурения)

Классификация буровых установок[править | править код]

По виду работ:

для эксплуатационных работ.
для разведочных работ.
для технических скважин.

По способу бурения делятся на установки:

вращательного бурения.
вращательно-ударного бурения.
ударного бурения.
ударно-вращательного бурения.
вибрационного бурения.
огнеструйного бурения.
разрядно-импульсного бурения.

По типу привода:

электрические буровые установки.
электрогидравлические буровые установки.
дизельэлектрические буровые установки.
дизельные буровые установки.

По технике передвижения:

самоходные буровые установки.
передвижные буровые установки.
стационарные буровые установки.

По вариантам дислокации:

наземные.
морские.

Буровая вышка[править | править код]

Вышка является ключевым узлом оборудования буровой установки и предназначена для выполнения следующих функций:

проведения спуско-подъёмных операций с бурильными и обсадными трубами.
поддержания бурильной колонны на талевой системе при бурении с разгрузкой.
размещения комплекта бурильных труб и утяжелённых бурильных труб (УБТ) и толстостенные бурильных труб (ТБТ).
размещения талевой системы и средств механизации спуско-подъёмных операций, в частности механизмов АСП, КМСП или платформы верхового рабочего, устройства экстренной эвакуации верхового рабочего, системы верхнего привода и вспомогательного оборудования.

Буровые вышки классифицируются: по назначению — для агрегатов капитального ремонта скважин, для передвижных (мобильных) буровых установок, для кустовых и стационарных, для морских буровых установок; по конструкции — мачтовые и башенные. Мачтовые вышки бывают: А-образные, П-образные, 4-х опорные и с открытой передней гранью.

Буровой лафет[править | править код]

Буровой лафет — навесное буровое оборудование. Устанавливается на мини экскаваторы, а также гидравлические экскаваторы с общей массой от 10 тонн посредством различных соединений.
Буровой лафет, как правило, состоит из ходового механизма (чаще всего с гусеничным ходом) с двигателем для передвижения (для самоходных машин), и встроенного гидравлического механизма для подачи вперед (тяги) и бурового функционирования (аксиальное и радиальное движение штанг).
Навесной буровой лафет применяется при работах по частичному упрочнению грунтов, а также при бурении пневмоударником или на отбор керна, также для анкерного бурения, бурения скважин под сваи и столбы, для сооружения скважин на воду.

СВП и Ротор[править | править код]

Ротор предназначен для вращения бурильного инструмента и поддержания колонны бурильных труб при бурении скважины. При этом для возможности вращения бурильного инструмента используется вертлюг.
СВП объединяет в себе функции ротора и вертлюга.

Буровая лебедка[править | править код]

Буровая лебёдка является основным механизмом спуско-подъёмного комплекса буровой установки. Буровая лебёдка предназначена для выполнения следующих операций технологического процесса строительства скважин:

спуск и подъём буровых труб.
спуск обсадных труб.
подача инструмента на забой.
передача вращения ротору при отсутствии индивидуального привода ротора.
придание ускорения инструменту (ударному долоту, желонке и т. д.).
аварийный подъём инструмента.

Талевая система[править | править код]

Талевая (полиспастовая) система или оснастка буровых установок предназначена для преобразования вращательного движения барабана лебёдки в поступательное (вертикальное) перемещение крюка, к которому крепится бурильная колонна, и уменьшения нагрузки на ветви каната. В зависимости от типа буровой установки и глубины скважины применяют оснастку: 3х4, 4х5, 5х6, 6×7.

Крюкоблоки[править | править код]

Буровые крюки (крюкоблоки) изготовляют в виде отдельных крюков или крюков, соединенных с талевым блоком (крюкоблоки) Крюк посредством серьги соединяется с талевым блоком и предназначен он для подвешивания бурильных труб при помощи элеватора в процессе их спуска и подъема и для подвешивания бурильных труб при помощи вертлюга или СВП во время бурения.

Вертлюги[править | править код]

Вертлюг — один из основных узлов механизма подачи бурового раствора, несёт на себе наибольшую нагрузку в процессе бурения и от его надёжности зависит безотказная работа всей буровой установки.
Вертлюг обеспечивает подачу промывочной жидкости через буровой рукав от неподвижного стояка манифольда во вращающуюся колонну бурильных труб и поддержание вращающегося инструмента при бурении.

Буровые насосы[править | править код]

Буровые насосы предназначены для обеспечения процесса промывки при пробуривании скважины, нагнетания в скважину бурового раствора с целью очистки забоя и ствола от выбуренной породы и выноса её на поверхность, охлаждения долота и приведения в действие забойных двигателей гидравлического типа. Различают насосы следующих типов — двухпоршневые насосы двойного действия и трёхпоршневые насосы одностороннего действия.

Наиболее полно требованиям технологии бурения соответствуют трёхпоршневые насосы одностороннего действия, которые обеспечивают наименьшую степень неравномерности давления на выходе и наименьший износ клапанов и штоков поршня в сравнении с двухпоршневыми насосами двухстороннего действия.

Циркуляционные системы[править | править код]

Система циркуляции бурового раствора (ЦС) представляет собой комплекс механизмов и оборудования, входящий в состав буровой установки и предназначена:

для приготовления бурового раствора заданной плотности, состава и качества.
для очистки бурового раствора от выбуренной породы.
хранения запаса бурового раствора.
дегазации бурового раствора (при необходимости).
химической обработки бурового раствора.
долива и подачи раствора в скважину.
удаления шлама.

Комплекс ЦС включает следующее оборудование для очистки промывочной жидкости — вибросито, пескоотделитель, илоотделитель, центрифугу и дегазатор, которые, имея различную степень очистки бурового раствора, позволяют подготовить шлам к утилизации.

См. также[править | править код]

Вышкомонтажник

Ссылки[править | править код]

ГОСТ 16293-89: Установки буровые комплектные для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения. Основные параметры
ГОСТ 26699-98: Установки бурильные шахтные. Общие технические требования и методы испытаний

Источник