Бурильная установка

Бурильная установка (буровая) представляет собой специализированный комплекс оборудования для бурения скважин. В зависимости от назначения скважины, условий бурения и выбранного способа, буровые установки оснащаются соответствующими узлами и имеют тот или иной конструктивный вид.

Главная задача бурильной установки – бурение скважины. Скважина представляет собой горную выработку круглого сечения на достаточно большую глубину. Диаметр большинства нефтяных скважин колеблется в диапазоне 75-400 мм. Обычно скважины бурят вертикально, но иногда бурение проводят под определенным углом. Процессом бурения управляет машинист бурильной установки.

Бурильная установка для скважин обычно включает следующее оборудование:

• Вышку
• Лебедку
• Верхний привод
• Буровой ключ
• Насосы
• Шпилевую катушку
• Различные ёмкости и оборудование для приготовления бурового раствора
• Оборудование очистки раствора от шлама
• Цементировочный агрегат
• Противовыбросовое оборудование
• Трубный кран
• Склад для хранения труб
• Генератор

Первое бурение разведочной скважины было проведено в 1846 году в окрестностях Баку. Первая в России эксплуатационная скважина была пробурена в 1864 году на Кубани. Первая в мире наклонная скважина была пробурена на Баилове в 1941 году. Глубина скважины составила 2000 метров. После успешного опыта российских геологов наклонное бурение стало применяться и в других странах. Многие норвежские скважины, созданные наклонным бурением, работают на берегу Северного моря, качая нефть из морского шельфа.

 Следующим этапом развития технологии наклонного бурения, стала разработка метода кустового бурения, когда из одной буровой площадки бурится «куст» из 10-12 наклонных скважин, которые охватывают достаточно большую нефтеносную площадь. Кустовое бурение позволяет извлекать углеводороды с глубины до 6000 метров.

Классификация скважин по глубине бурения:

• Неглубокие скважины до 25 метров малого диаметра 76-219 мм. Такие скважины бурятся с сейсморазведочными целями и инженерными изысканиями.
• Неглубокие скважины до 32 метров большого диаметра до 1500 мм. Такие скважины используются для строительства свайных фундаментов.
• Скважины средней глубины до 600 метров. Такие скважины бурятся при поисковых работах на твердые полезные ископаемые.
• Глубокие скважины до 6000 метров. Это разведочные и эксплуатационные скважины на нефть и газ.
• Сверхглубокое бурение до 15000 метров.   

Геологоразведочная буровая установка

Ключевым узлом стационарной геологоразведочной бурильной установки является буровая вышка, которая выполнят ряд важных функций:

• Осуществляет спуск и подъем бурильных и обсадных труб.
• Поддерживает бурильную колонну на талевой системе во время бурения под нагрузкой.
• Размещает комплект бурильных труб, талевую систему, средства механизации операций по спуску и подъему.

Процесс бурения скважины осуществляется путем вращения бурильного инструмента, который выполняет ротор. Кроме этого, ротор выполняет еще одну важную задачу – он поддерживает колонну бурильных труб в процессе бурения скважины.

Вращение бурильного инструмента в процессе бурения невозможно без вертлюга, который производит подачу промывочной жидкости от стояка манифольда (неподвижная часть) в колонну бурильных труб, которая вращается. На вертлюг приходится наибольшая нагрузка в процессе бурения, поэтому, вертлюг является очень важной частью бурильной установки, от надежности которой зависит безотказная работа всей буровой.

Работа спуско-подъемного комплекса бурильной установки осуществляется при помощи буровой лебёдки, которая опускает и поднимает буровые трубы, опускает обсадные трубы, осуществляет подачу инструмента на забой и может передавать вращение ротору, если нет индивидуального привода. Кроме этого, буровая лебедка придает ускорение ударному инструменту и осуществляет его аварийный подъем.

Вращательное движение барабана лебедки преобразуется в вертикальное движение крюка с бурильной колонной при помощи талевой системы.

В процессе бурения в пробуренную скважину подается специальный буровой раствор, который очищает забой и ствол от выбуренной породы, охлаждает долото и приводит в действие забойные гидродвигатели. Буровой раствор в скважину подают буровые насосы.

Буровой раствор готовится специальным комплексом механизмов и оборудования, который называется циркуляционной системой. Циркуляционная система состоит из вибросита, пескоотделителя, илоотделителя, центрифуги и дегазатора, которые позволяют подготовить шлам к утилизации. 

Горизонтально-бурильная установка 

Установка горизонтально-направленного бурения (ГНБ) позволяет пробуривать наклонные скважины. Такие скважины используются при прокладке различных коммуникаций, канализации с водопроводной системой и проч. Любое «уважающее» себя районное ЖКХ должно иметь в своем распоряжении подобную буровую установку, при правильном использовании которой, ее окупаемость не превысит трех лет.

Чаще всего установка ГНБ используется для проведения горизонтального шнекового бурения. Горизонтально-бурильная установка включает в себя буровую голову, штангу, двигатель, и каркас, соединенные в едином механизме. Такая конструкция имеет минимальные размеры по сравнению с классической бурильной установкой.

При прокладке инженерных коммуникаций, как правило, применяют траншейную технологию, которая является очень простой. Однако, данная технология неприменима, если на пути прокладки встречаются некоторые препятствия, например, дорога, строение, река. Именно для таких случаев и предназначена установка ГНБ, при помощи которой производится бурение горизонтальных скважин под поверхностью земли на определенной глубине.

При небольших габаритах горизонтально-бурильная установка в условиях городского дефицита пространства способна прокладывать горизонтальные коммуникации длиной в несколько сотен метров, при этом стоимость такой прокладки в 1,5-2 раза ниже, по сравнению с традиционными методами.

Главной «фишкой» горизонтально-бурильной установки является буровой лафет, который способен изменять направленность движений, смещая режущий инструмент, управляемый дистанционно при помощи автономного локатора. Оператор установки имеет возможность направлять ходовую часть в требуемом направлении. Такая установка может работать и в полевых условиях, на предварительно подготовленной площадке.

Бурильно-крановая установка 

Бурильно-крановая установка (БКУ) используется при строительстве коммуникаций, при которых необходимо проведение земляных работ. БКУ – это землеройно-транспортная машина универсального типа. Такая установка может быть смонтирована на грузовом автомобиле и использоваться не только, как буровая установка, но и как кран-манипулятор.

При помощи бурильно-крановых установок возможно бурение ям под опоры фундамента сооружений и опоры электропередач, проведение посадки зеленых насаждений, установку ограждений и проч.

Бурильно-крановые установки пробуривают вертикальную скважину методом вращательного бурения, после чего при помощи крана в готовую скважину устанавливается свая, столб или другой элемент. 

Самоходная буровая установка 

Главной отличительной особенностью самоходной буровой установки от установок классического типа является их способность самостоятельно передвигаться, не привлекая для этой цели дополнительный спецтранспорт.

Самоходные буровые установки могут базироваться на грузовых автомобилях, вездеходах, тракторах.

Область применения самоходных бурильных установок:

• Бурение поисковых скважин
• Бурение скважин под воду
• Бурение артезианских скважин
• Бурение скважин для установки свай под фундамент

Установленная на самоходной платформе бурильная установка может в качестве привода использовать, как двигатель самой установки, так и электродвигатель или гидромотор.

В самоходных бурильных установках применяются два способа для бурения: при помощи бура, который приводится в движение от главного двигателя установки; ударно-канатный способ, при котором тяжелый снаряд под собственным весом ударяется о землю, выбивая часть ее, после чего этот снаряд поднимается на поверхность и очищается от земли.

Главным достоинством самоходных буровых установок является возможность проведения буровых работ в труднодоступных местах. Для бурения нет необходимости проводить монтаж и демонтаж установки. Самоходные бурильные установки проще в обслуживании и ремонте, чем стационарные.

К основным недостаткам самоходных бурильных установок можно отнести невысокую глубину бурения, невозможность проведения буровых работ в твердых грунтах.