). Буровой инструмент включает также ударную штангу 2 и канатный замок 3. Он подвешивается на канате 4, который перекинут через блок 5, установленный на какой-либо мачте (условно не показана). Возвратно-поступательное движение бурового инструмента обеспечивает буровой станок 6.
Рис.
4.7.
По мере углубления скважины канат удлиняют. Цилиндричность скважины обеспечивается поворотом долота во время работы.
Для очистки забоя от разрушенной породы буровой инструмент периодически извлекают из скважины, а в нее опускают желонку, похожую на длинное ведро с клапаном в дне. При погружении желонки в смесь из жидкости (пластовой или наливаемой сверху) и разбуренных частиц породы клапан открывается и желонка заполняется этой смесью. При подъеме желонки клапан закрывается и смесь извлекается наверх.
По завершении очистки забоя в скважину вновь опускается буровой инструмент и бурение продолжается.
Во избежание обрушения стенок скважины в нее спускают об- садную трубу, длину которой наращивают по мере углубления забоя.
В настоящее время при бурении нефтяных и газовых скважин ударное бурение в нашей стране не применяют.
Нефтяные и газовые скважины сооружаются методом вращательного бурения. При данном способе породы дробятся не ударами, а разрушаются вращающимся долотом, на которое действует осевая нагрузка. Крутящий момент передается на долото или с поверхности от вращателя (ротора) через колонну бурильных труб (роторное бурение) или от забойного двигателя (турбобура, электробура, винтового двигателя), установленного непосредственно над долотом.
Турбобур – это гидравлическая турбина, приводимая во вращение с помощью нагнетаемой в скважину промывочной жидкости. Электробур представляет собой электродвигатель, защищенный от проникновения жидкости, питание к которому подается по кабелю с поверхности. Винтовой двигатель – это разновидность забойной гидравлической машины, в которой для преобразования энергии потока промывочной жидкости в механическую энергию вращательного движения использован винтовой механизм.
Бурение скважин осуществляется с помощью буровых установок, оборудования и инструмента.
Буровые установки. Буровая установка – это комплекс наземного оборудования, необходимый для выполнения операций по проводке скважины. В состав буровой установки входят (рис. 4.8):
Выпускаются отечественные буровые установки:
Буровая вышка – это сооружение над скважиной для спуска и подъема бурового инструмента, забойных двигателей, бурильных и обсадных труб, размещения бурильных свечей (соединение двух-трех бурильных труб между собой длиной 25 36 м) после подъема их из скважины и защиты буровой бригады от ветра и атмосферных осадков.
Различают два типа вышек: башенные и мачтовые. Их изготавливают из труб или прокатной стали.
Башенная вышка представляет собой правильную усеченную четырехгранную пирамиду решетчатой конструкции. Ее основными элементами являются ноги, ворота, балкон верхнего рабочего, подкронблочная площадка, козлы, поперечные пояса, стяжки, маршевая лестница.
Вышки мачтового типа бывают одноопорные (рис. 4.9) и двухопорные (Л-образные). Последние наиболее распространены (рис. 4.10).
А-образные вышки более трудоемки в изготовлении и поэтому более дороги. Они менее устойчивы, но их проще перевозить с места на место и затем монтировать.
Основные параметры вышки – грузоподъемность, высота, емкость "магазинов" (хранилищ для свечей бурильных труб), размеры верхнего и нижнего оснований; длина свечи, масса.
Грузоподъемность вышки – это предельно допустимая вертикальная статическая нагрузка, которая не должна быть превышена в процессе всего цикла проводки скважины.
Высота вышки определяет длину свечи, которую можно извлечь из скважины и от величины которой зависит продолжительность спускоподъемных операций. Чем больше длина свечи, тем на меньшее число частей необходимо разбирать колонну бурильных труб при смене бурового инструмента. Сокращается и время последующей сборки колонны. Поэтому с ростом глубины бурения высота и грузоподъемность вышек увеличиваются. Так, для бурения скважин на глубину 300 500 м используется вышка высотой 16 18 м, глубину 2000 3000 м – высотой – 42 м и на глубину 4000 6500 м – 53 м.
Емкость "магазинов" показывает какая суммарная длина бурильных труб диаметром 114 168 мм может быть размещена в них. Практически вместимость "магазинов" показывает на какую глубину может быть осуществлено бурение с помощью конкретной вышки. Размеры верхнего и нижнего оснований характеризуют условия работы буровой бригады с учетом размещения бурового оборудования, бурильного инструмента и средств механизации спускоподъемных операций. Размер верхнего основания вышек составляет 2x2 м или 2,6x2,6 м, нижнего 8x8 м или 10x10 м.
Общая масса буровых вышек составляет несколько десятков тонн.
Оборудование для механизации спуско-подъемных операций включает талевую систему и лебедку. Талевая система состоит из неподвижного кронблока (рис. 4.11), установленного в верхней части буровой вышки, талевого блока (рис. 4.12), соединенного с кронблоком талевым канатом, один конец которого крепится к барабану лебедки, а другой закреплен неподвижно, и бурового крюка. Талевая система является полиспастом (системой блоков), который в буровой установке предназначен в основном, для уменьшения натяжения талевого каната, а также для снижения скорости движения бурильного инструмента, обсадных и бурильных труб.
Цель работы : Изучить назначение, устройство основных узлов и агрегатов буровых установок для глубокого бурения нефтегазоносных скважин, технические характеристики установок, главные параметры, порядок проведения скважин, провести выбор класса установки, а также рассмотреть основные конструкции и параметры буровых вышек, применение вышек и расчет их параметров.
Основные положения : Нефтегазоносной скважиной (рисунок 1) называется вертикальная или наклонно-горизонтальная выработка в массиве горных пород глубиной 500-8000 м до поверхности продуктивного пласта, при этом осевая протяженность скважины значительно превышает ее диаметр. Поиск, разведка и извлечение нефти и газа более чем в 90% производится через скважины, которые создаются буровыми установками путем вращательного или ударно-вращательного бурения. Интервалы скважины (направление, кондуктор, технические промежуточные колонны, эксплуатационная колонна) после бурения обсаживаются для предотвращения обвалов стенок специальными обсадными колоннами (рисунок 2).
Рисунок 1 - Конструкция скважин:
а - профиль; б - концентрическое расположение обсадных колонн в стволе скважины; в - графическое изображение конструкции скважин; г - рабочая схема конструкции скважины
Буровая установка (рисунки 2а, 2б) - это техническая система, включающая комплекс наземного оборудования (вышка, привышечные сооружения, силовой привод, лебедка, талевая система с кронблоком и талевым блоком, вращатель - ротор, оборудование для бурового раствора, вертлюг), которая, взаимодействуя с погружным оборудованием (буровая колонна, инструмент - долото), осуществляет технологический процесс проведения скважины.
Бурение скважин было изобретено до нашей эры в Китае, а позже забыто. В разных частях света издревле применялся принцип бурения для добычи соли и питьевой воды. Но в XIX в. бурение было взято на вооружение нефтедобытчиками и вновь возродилось. Это не было принципиально новым промышленным методом добычи, скорее заимствованным у добытчиков соли и бурильщиков водяных колодцев как метод, обеспечивавший более глубокое проникновение в недра земли и более эффективную добычу "земляного масла" (нефти).
Рисунок 2а - Буровая установка
С бурения первых промышленных скважин на нефть и начинается собственно история добычи нефти.
Первой, по настоящему нефтяной скважиной, целенаправленно пробуренной для добычи "черного золота", принято считать скважину, пробуренную в США в 1859 году в местечке Тайтусвилл (штат Пенсильвания) изыскателем Эдвином Дрейком по поручению бизнесмена Джорджа Бисселя.
В России первая скважина на нефть была пробурена в 1865 году в долине реки Кудако на Кубани.
В Республике Казахстан началом промышленного освоения ее запасов считается 29 апреля 1911 года, когда после года с начала бурения на промысле Доссор в местечке Карашунгул дала нефть с глубины 225 м скважина № 3. Скважина фонтанировала в течение 30 часов и дала 16700 пудов нефти.
Техника и технология бурения постоянно совершенствуются. Основным методом бурения на суше и на шельфе моря является вращательное (роторное, погружными бурами, верхнеприводное) с использованием шарошечных долот. Самая глубокая эксплуатационная скважина на нефть пробуренная на суше имеет глубину 6300 м (США, Калифорния), а пробуренная на море, включая толщу воды, - 7700 м (Мексиканский залив). Самая глубокая газовая эксплуатационная скважина - 8900 м (США, Техас). Максимально достигнутая глубина скважины 12100 м (Россия, Кольский полуостров). Одним из важнейших технологических достижений последних лет является развитие наклонно-направленного и горизонтального бурения: если в 1988 г. в мире было пробурено 200 скважин с горизонтальным стволом, то в 2010 г. - более 6000. При этом протяженность скважин достигла 10 км.
Рисунок 2б - Схема буровой установки для глубокого вращательного бурения: 1 - талевый канат; 2 - талевый блок; 3 - вышка; 4 - крюк; 5 - буровой шланг; 6 - ведущая труба; 7 - желоба; 8 - буровой насос; 9 - двигатель насоса; 10 - обвязка насоса; 11 - приемный резервуар (емкость); 12 - бурильный замок; 13 - бурильная труба; 14 - гидравлический забойный двигатель (при роторном бурении не устанавливается); 15 - долото; 16 - ротор; 17 - лебедка; 18 - двигатели лебедки и ротора; 19 - вертлюг
Рисунок 3 - Функциональная схема буровой установки (цифрами указаны передаточные элементы)
1 - переводник и центратор; 2, 3 - переводник ведущей бурильной трубы и вертлюга; 4 - буровой крюк; 5 - ведущая ветвь каната; 6, 7, 9 - трансмиссия лебедки и роторного вращателя (ротор); 8 - линия высокого давления подачи бурового раствора в скважину; 10 - зажимы (клиновые вкладыши) ротора
Главными параметрами буровых установок являются допустимая нагрузка на буровом крюке талевой системы и глубина бурения скважины. По этим показателям буровые установки СНГ (выпуска Волгоградского завода буровой техники и Уралмаша) делятся на 11 классов (таблица 1)
Таблица 1. Технические характеристики буровых установок СНГ
|
Показатели |
Тип буровой установки |
||||||||||
|
Условная глубина бурения, м |
|||||||||||
|
Расчетная мощность на входном валу подъемного агрегата, кВт |
|||||||||||
|
Расчетная мощность привода ротора, кВт |
|||||||||||
|
Мощность бурового насоса |
|||||||||||
|
Скорость подъема крюка при расхаживании колонны, м/с |
|||||||||||
|
Скорость подъема элеватора (без нагрузки), м/с |
|||||||||||
|
Высота основания (отметка пола буровой), м |
|||||||||||
|
Просвет для установки стволовой части превенторов, м |
|||||||||||
|
Масса установки, т |
|||||||||||
|
Допускаемая глубина бурения, м |
Примечание: Установки БУ-10000 и БУ-12500 выпускаются заводом Уралмаш по специальному заказу.
Назначение основных узлов и агрегатов буровой установки
Буровая вышка - это сооружение над скважиной для спуска - подъема бурового инструмента, бурильных и обсадных труб, забойных двигателей, размещения бурильных свечей (соединений 2-3 бурильных труб) после подъема их из скважины, а также для защиты буровой бригады от атмосферного влияния.
нефтегазоносная скважина буровая установка
Талевая система предназначена для уменьшения натяжения талевого каната, снижения скорости движения бурового инструмента, обсадных и бурильных труб и состоит из неподвижного кронблока (рисунок 6) в верхней части вышки, талевого блока (рисунок 7), соединенного с кронблоком талевым канатом, один конец которого крепится к барабану лебедки, а другой закреплен неподвижно внизу буровой вышки и бурового крюка.
Буровая лебедка служит для выполнения следующих операций:
спуска-подъема бурильных и обсадных труб;
удержания на весу бурового инструмента;
подъема различных грузов и оборудования.
Вертлюг - это механизм, соединяющий невращающуюся талевую систему с буровым крюком с вращающейся буровой колонной и обеспечивающий подачу бурового раствора для охлаждения бурового инструмента и выноса шлама с забоя скважины.
Буровые насосы служат для нагнетания бурового раствора в скважину. При глубоком бурении используются двухцилиндровые поршневые насосы двойного действия или многоцилиндровые одинарного действия. Промывочная жидкость под давлением по напорному рукаву от насоса подается к перемещающемуся вертлюгу и далее по ведущей трубе и буровой колонне к инструменту.
Роторный вращатель (ротор ) передает через ведущую буровую трубу вращение бурильной колонне и инструменту, поддерживает на весу колонну бурильных или обсадных труб и воспринимает реактивный крутящий момент бурильной колонны, при оснащении ее погружным забойным двигателем (турбобуром, электробуром, винтобуром).
Силовой привод (электрический, дизельный, дизель-электрический) обеспечивает функционирование буровой установки. Электропривод от двигателей постоянного или переменного тока прост в монтаже и эксплуатации, но применим только в электрофицированных районах. Дизельный привод применим в районах не обеспеченных электроэнергией. Дизель - электрический привод состоит из дизеля, который вращает генератор, питающий электродвигатель.
Суммарная мощность привода буровой установки составляет 1000-4500 кВт и распределяется на приводы буровой лебедки, насосов, ротора, автоматического бурового ключа, клиновых пневмозахватов.
К привышечным сооружениям относятся:
помещения для размещения привода и буровой лебедки;
насосное помещение;
приемные мостки для подачи бурового технологического оборудования;
трансформаторная площадка;
стеллажи для размещения бурильных и обсадных труб.
Спуско-подъемные операции (СПО) по подъему и спуску буровых труб и обсадных колонн занимают 18-20% времени бурения и для их сокращения разработаны специальные механизмы типа МСП, АСП, АКБ-ЗМ, клиновые захваты и др.
Магазин (свечеприемник) предназначен для размещения и удержания бурильных свечей и утяжеленных бурильных труб, которые устанавливаются на платформе буровой установки вертикально на подсвечник и в магазин. Магазин представляет собой раму, разделенную на секции в виде гребенки. В установках с ручной расстановкой свечей на определенной высоте вышки монтируется площадка верхового рабочего, а в установках с АСП - располагается механизм расстановки свечей.
Направляющие. В последние годы в связи с развитием систем верхнего привода буровые установки оснащаются специальными съемными направляющими по высоте буровой вышки, длина которых определяется длиной хода вращателя (верхнего привода). Они изготавливаются из труб или профильного проката.
Процесс проведения бурения состоит из следующих операций:
установка в вертлюг и ротор ведущей трубы с долотом и бурение скважины на ее длину (13-15м);
подъем ведущей трубы из ротора, отвинчивание долота от ведущей трубы и ведущей трубы от вертлюга и установка ведущей трубы в шурф;
подъем крюком на элеваторе бурильной трубы, навинчивания на нее долота, установка на элеваторе или на клиньях ротора бурильной трубы с долотом, навинчивание на муфту бурильной трубы ведущей трубы и закрепление ее на вертлюге, спуск буровой и ведущей труб в ротор и закрепление ведущей трубы в роторе;
запуск ротора и бурового насоса для закачки бурового раствора;
по мере углубления скважины производится наращивание бурильной колонны свечами из 2-3 труб, вновь установка ведущей трубы на вертлюг и ротор и запуск бурового раствора и ротора.
Подъем колонны состоит из повторяющихся операций, которые заключаются в подъеме свеч, установке их на специальном подсвечнике внутри вышки.
После бурения каждого интервала скважины производится ее крепление обсадными трубами с их цементированием (рисунок 4).
Рисунок 4 - Цементирование
Бурение скважины на участке – задача масштабная. Услуги профессиональной бригады не всякому владельцу дома по карману, а нанимать “кустарей” – это, в большинстве случаев, только деньги выбрасывать.
Проще выполнить все работы самостоятельно: и работаешь для себя старательнее, и расходов меньше. Вдобавок, если сделана буровая установка своими руками, затраты покажутся буквально смешными по сравнению с реальными ценами бурения.
Мы расскажем вам, как сделать станок для проходки вручную водозаборной выработки на участке. Представленные нами сведения опираются на практический опыт самостоятельных бурильщиков. Для полноты восприятия непростой темы предложенная информация дополнена полезными схемами, фото-подборками, видео.
Начинающему буровику нужно запастись терпением и приготовиться к выполнению не самой простой работы.
Еще понадобятся подручные средства и недорогие материалы для изготовления установки и бурового снаряда, а также здравый смысл и пара-тройка друзей в помощь.
Галерея изображений
Бурение скважин – это работа сродни искусству, поскольку результат непредсказуем, и каждое сооружение уникально. Задача состоит в том, чтобы проделать в грунте длинную и узкую шахту до водоносного слоя и опустить в нее обсадную трубу для укрепления стенок выработки.
В процессе придется извлечь немало грунта, причем грунт этот может быть очень разным: от кусков гранита до песка вперемешку с водой.
Многое зависит и от глубины водоносного слоя. Иногда до него нужно пройти менее 10 метров, а порой достигает нескольких десятков или даже сотен метров. Все это влияет на методы бурения и его сроки. Чтобы устроить скважину, существует два основных способа: ударно-канатный и вращательный, в современной интерпретации шнековый.
В первом случае с помощью узкого и тяжелого снаряда, именуемого желонкой. Ее подвешивают на канате или тросе, который перекидывают через закрепленный на треноге блок. Для вытаскивания бурового снаряда из шахты используют лебедку с мотором, хотя при желании это можно делать и вручную.
Снаряд несколько раз роняют на дно выработки с высоты в несколько метров. Он рыхлит грунт, часть которого попадает в полость желонки. После углубления в грунт примерно на 0,5 м бур извлекают из ствола. Снаряд очищают и снова бросают в шахту. Процесс повторяют до тех пор, пока не дойдут до воды.
Ударно-канатный метод очень старый, его используют в течение столетий, если не тысячелетий. Сделать желонку относительно несложно, понадобится листовая сталь толщиной 4-5 мм или толстостенная труба Ø 110-120 мм, а также навыки работы со сварочным аппаратом. А работать желонкой можно даже в одиночку, хотя с помощником дело пойдет значительно быстрее.
Преимущества ударного бурения состоят не только в его доступности. Желонка надежна, она проходит практически любой грунт кроме скальных пород. Если нужно преодолеть слой из супеси или суглинка, желонку заменяют соответствующего размера стаканом – узким цилиндром без клапана на дне.
Желонку используют для подъема всех видов несвязных грунтов: песков, щебенистых, гравийных и галечниковых отложений. Ее применяют для расчистки дна скважины и в период эксплуатации выработки для удаления илистых отложений
Стакан эффективно разрушает глинистые породы, которые за счет собственной способности уплотняться и липнуть к стенкам удерживаются в его полости.В ручном ударно-канатном бурении желонку и стакан чередуют по мере необходимости.
Как только проходка желонкой существенной сокращается, значит, она встретила кровлю суглинка или супеси, из-за чего ее меняют на стакан. Как только в полости стакана перестает задерживаться разрушенный в скважине грунт, его меняют на желонку.
За один “сеанс” можно углубить шахту на метр, хотя чаще этот показатель скромнее, примерно 20-40 см. В этом недостаток ударно-канатного метода – длительное время работы. На глинистых пластичных грунтах эффективнее использовать шнек или иначе змеевиковый бур.
В ручном бурении чаще всего приходится сочетать ударно-канатные способы с вращательными, потому лучше запастись минимальным набором снарядов, представленном на схеме
Рабочий инструмент шнековой установки представляет собой колонну штанг с буром на нижнем конце. Инструмент буквально ввинчивается в грунт, который частично удерживается на его лопастях.
Периодически шнек вместе с разрыхленным грунтом извлекают на дневную поверхность, а забой с обвалившимся отвалом расчищают желонкой. Затем снова , внедряясь все глубже в землю с каждым витком.
Штанги постепенно наращивают по мере углубления шахты. Сначала длину буровой колонны увеличивают креплением одной штанги. Когда ее верхняя часть почти выровняется с устьем скважины, присоединяют вторую, затем третью и т.д.
Вращать бур можно вручную или с помощью ротора электродвигателя. Чтобы удерживать штангу в правильном вертикальном положении, в промышленных мобильных буровых установках применяется закрепленная на станине вертикальная рама. По этому принципу можно изготовить собственный станок.
На схеме показан вариант буровой установки, изготовленной своими руками, а также результат: относительно компактное устройство для бурения скважин
Одновременно с заглублением обсаживается ствол скважины, т.е. в пробуренную выработку устанавливается труба, диаметр которой на 1-2 см больше аналогичного размера снаряда. Звенья обсады соединяются в единую конструкцию посредством навинчивания или сварки.
Если в обсаженную скважину под напором подать большое количество воды, забой можно очищать без применения желонки. Этот метод успешно применяется профессиональными бригадами. Вода размывает взрыхленный грунт и вымывает его на поверхность.
Буровой раствор ускоряет работы в несколько раз, но все вокруг будет залито водой вперемешку с грязью. Да и каменистые грунты таким способом не пройдешь. Все это нужно учитывать еще перед тем, как приступать к изготовлению собственной буровой установки. Кроме того, нужно определиться со своими целями и задачами.
Если нужен агрегат для сооружения всего одной или двух скважин, можно особо не корпеть над тщательностью исполнения. А вот солидная и прочная буровая установка может стать весомым поводом, чтобы начать собственный бизнес по бурению скважин.
Тренога с желонкой – конструкция простая, как и все гениальное. Ее размеры можно прикинуть “на глазок”, особо точные инженерные расчеты здесь не нужны. Например, высота треноги, на которой будет закреплена желонка, должна быть больше этого бура примерно на метр.
Если проводятся в подвале дома, размеры конструкции будут ограничены высотой потолка.
Ударно-канатное бурение выполняется с помощью тяжелого снаряда – желонки. Ее бросают вниз с высоты, грунт разрушается и заполняет полость внутри желонки, после чего устройство извлекают и очищают
На открытом пространстве желонку можно повесить и повыше, чтобы увеличить силу удара. Но не стоит делать ее слишком высокой, это не эффективно. Сама желонка должна быть достаточно тяжелой. Чтобы эффективно рыхлить грунт, на ее подошве лучше сделать зазубрины или сточить острую кромку.
Оптимальной для бурения считается длина снаряда в пределах 1,8 – 2,2 метров, чтобы буровик мог свободно дотянуться до верхушки бура для крепления или отсоединения троса. Однако в ручном бурении наилучшей длиной желонки считают 1,0 – 1,2 м. Такой размер позволяет дотянуться рукой до дна снаряда, если он не опорожняется при налипании суглинка, например.
В ударно-канатном бурении используется желонка длиной около 1,2 – 2,0 метров. Снаряд должен быть достаточно тяжелым, чтобы разбивать грунт и вытаскивать его на поверхность в большом количестве
Делают желонку чаще всего из отрезка металлической трубы, желательная толщина металла – 4 – 6 мм.
Чтобы сделать такое бурильное устройство, следует выполнить следующие операции:
Клапан желонки заслуживает отдельного внимания. В снарядах небольшого диаметра используется шаровой клапан. На его роль подойдет металлический шар, диаметром чуть больше половины диаметра желонки.
Если подходящего шарика не нашлось, его можно изготовить из подручных материалов. Например, для этих целей часто используют смесь из свинцовой дроби и эпоксидной смолы, роль отливочной формы исполняет какой нибудь детский шарик из пластика или резины.
Лепестковый клапан желонки состоит из круглого куска металла, который перекрывает просвет внизу стакана, а также пружины, удерживающей его в закрытом состоянии
Снизу приваривают шайбу с отверстием, диаметр которого меньше, чем размеры шарика, чтобы он не вылетал. Для этих же целей вверху, на некотором расстоянии от защитной решетки, ставят стопор – кусок металла, который ограничивает движение шарика вверх. Решетка из проволоки не позволяет вываливаться из желонки крупным кускам грунта.
Шарик клапана не должен опускаться ниже уровня заостренно края или металлических зубьев, иначе он будет гасить силу удара. С другой стороны, “зубы” не стоит делать слишком длинными, иначе они не позволят части грунта попасть внутрь желонки.
В верхней трети корпуса желонки вырезают окошко. Оно понадобится, когда полную желонку нужно будет очистить от набившегося внутрь грунта.
Для изготовления шарового клапана желонки нужен металлический шар диаметром около 60 мм. Такой элемент можно достать из большого подшипника
Другой вариант клапана – лепестковый. Его делают из куска металла. Лепестковый клапан выглядит как круглая дверца, закрепленная на пружине в нижней части желонки. При движении снаряда вниз клапан открывается под давлением грунта, а затем пружина его закрывает и удерживает грунт внутри. Иногда такой клапан уплотняют куском резины, но это не обязательно.
Если при бурении выясняется, что она захватывает слишком мало грунта, возможно, нужно просто немного исправить конструкцию. Иногда нужно немного расточить просвет внизу устройства. Если снаряд оказался слишком легким, его следует утяжелить.
Для этого верхнюю часть желонки иногда заливают бетоном. Но можно и просто присоединить сверху дополнительный груз на подвижном соединении.
Треногу для ударно-канатного бурения можно сделать из металлической трубы, но для недолговременного использования подойдет и прочная древесина, например брус 150-200 мм
На вязких грунтах эффективной может оказаться разновидность желонки без клапана. Плотный грунт набивается внутрь снаряда и удерживается там естественным образом. Вычищают такое устройство через узкое вертикальное отверстие на боку.
Если есть возможность и необходимость, следует сделать две разных желонки, чтобы использовать их на разных грунтах. Желонку также используют для очистки готовой скважины от песка и грязи. Но в этой ситуации нет необходимости делать такой большой снаряд, подойдет и устройство длиной около 0,8 -1,0 метра.
Каркас такой установки может быть выполнен в виде треноги, но чаще его делают из вертикальных направляющих, закрепленных на подставке и соединенных сверху горизонтальной конструкцией. Каркас станка должен надежно удерживать рабочую колонну из и наращиваемых штанг при извлечении их их их скважины.
На схеме наглядно представлено устройство буровой установки на металлическом каркасе с вертлюгом, буром, электрической лебедкой и мотором-редуктором (+)
Бур изготавливают следующим образом:
Впрочем, для наращивания длины буровой штанги вполне успешно применяют и муфтовое или замковое соединение. Буровую вышку можно сделать из металлических труб, швеллера или из древесины. Главное, чтобы она надежно удерживала буровую колонну.
В верхней части каркаса устанавливают блок, который подсоединяют к лебедке для подъема колонны труб с буровым снарядом. Считается, что вышка необходима только при глубиной более восьми метров. Небольшое сооружение можно пробурить и без нее, но работы все же будут затруднены.
Наращивание длины буровой штанги существенно значительно утяжеляет колонну, поэтому для его подъема используют электромотор с лебедкой. Если предполагается выполнять “мокрое” бурение, вращение бура также осуществляют с помощью электромотора.
Специалисты считают оптимальным вариантом для этих целей типовое устройство мощностью 2,2 кВт на 60-70 оборотов, которое можно запитать от обычной розетки на 220 V. Подходящими могут оказаться модели типа 3МП 31,5, 3МП 40 или 3МП 50.
Вертлюгом называют элемент, с помощью которого движущий момент передается с электродвигателя на буровую штангу. Через него также выполняют подачу бурового раствора в шахту. Буровые штанги закрепляют на подвижной части этого устройства. Для бурового раствора предназначен специальный герметичный патрубок.
На схеме изображена конструкция вертлюга для малогабаритной буровой установки. Через боковой патрубок внутрь шахты подается промывочная жидкость (+)
Поскольку вертлюг во время бурения постоянно движется, при некачественном исполнении он может очень быстро сломаться. Чтобы этого не произошло, следует соблюдать два правила: использовать для его изготовления только высокопрочную сталь и обеспечить минимальный зазор между статичными и подвижными элементами устройства.
Как уже упоминалось, каких-то сверхстрогих правил при устройстве для скважин самопальных буровых установок не существует. Чаще всего сооружается гибридная конструкция, которая позволяет одновременно использовать и ударно-канатный метод, и вращательное бурение.
В такой конструкции устраивается одна и та же рама, позволяющая переходить с одного способа на другой без внесения каких-либо конструктивных изменений.
Если есть желание профессионально заняться , то все детали лучше приобрести на стороне, а не делать самостоятельно, или взять в аренду. Можно заказать все эти элементы у опытного токаря. Понадобится купить надежный электромотор с редуктором, а мотопомпу, рукав и шланг, если предполагается выполнять работы с использованием гидронапора.
Раму и бур изготавливать лучше после того, как приобретены вертлюг, электродвигатель и лебедка. Это позволит правильно и быстро подогнать все части установки друг к другу. Чтобы получить возможность наращивать более длинные штанги на бур, рекомендуется делать раму с запасом около 3,3 м.
Для изготовления вертлюга и замков следует использовать качественную сталь, поскольку эти части конструкции переносят самые высокие нагрузки в процессе бурения.
Вертлюг для буровой установки, изготовленной своими руками, можно также сделать самостоятельно, но проще и надежнее будет использовать промышленную модель такого устройства
Закаленная сталь не слишком хорошо подходит для изготовления самодельных буровых установок, поскольку после обработки она нуждается в дополнительной шлифовке, лучше взять обычную сталь. На штангах лучше всего использовать трапециевидную, а не конусную резьбу.
Она имеет достаточные прочностные характеристики, и с выполнением такой резьбы справится любой токарь. А вот для изготовления штанги с конусной резьбой придется искать специалиста.
Для бурения на глубину более 30 метров рекомендуется делать штанги из труб со стенкой 5-6 мм толщиной. Обычные трубы со стенкой 3,5 мм таких нагрузок могут и не выдержать. Для изготовления бура лучше брать не легированную сталь, а обычную, чтобы не возникло проблем в процессе сварки.
Для бурения твердых грунтов имеет смысл использовать высокопрочный бур-долото промышленного производства. Хороший эффект дает использование снаряд с тремя лопастями. При его работе используют циклическое вращение, что позволяет выполнять рыхление грунта максимально эффективно.
Буровые инструменты для ручного производства работ бывают разными по конструкции. Различают ложковые и змеевиковые модели, а также буровое долото. Ложковые буры эффективны на пластичных грунтах: супесях, суглинках, глинах. Резец такого бура обычно выполнен в виде ковша. Такой бур можно изготовить самостоятельно из трубы подходящего диаметра.
На плотных суглинках можно использовать также змеевиковый бур. Это устройство по конструкции напоминает штопор, а режущий элемент – раздвоенный, так называемый хвост ласточки. В качестве альтернативы змеевому буру можно использовать аналог ледового бура, но он может быть не так эффективен.
На твердых породах лучше всего показывает себя буровое долото с углом заострения 110-130 градусов. Долото может иметь очень разную форму, поскольку рассчитываются на разрушение скальных пород различной степени твердости.
Буровое долото подходит для работы на твердых и мягких грунтах. Такой бур можно изготовить из подручных материалов
Для бурения сложных геологических разрезов иногда лучше использовать бурение в два этапа двумя разными бурами. Сначала производят бурение узким буром, диаметром около 80 мм. После такого разведочного бурения работы выполняют буром большего диаметра, чтобы получить скважину нужного размера.
Грузоподъемность лебедки должна быть не менее одной тонны. Помимо электрической лебедки некоторые мастера сразу же ставят еще одну, механическую. Она эффективнее справляется в некоторых случаях, например, если заклинило обсадную трубу. Для электродвигателя и лебедки рекомендуется использовать два разных пульта управления.
Видео #1. Наглядный обзор буровой установки, изготовленной своими руками:
Видео #2. Вариант буровой установки комбинированного типа для ударно-канатного и шнекового бурения:
Видео #3. Использование желонки для ударно-канатного бурения:
Самодельная установка для бурения скважин – не слишком сложный агрегат, оставляющий простор для работы инженерной мысли. Но следует помнить, что узлы и механизмы такого устройства в процессе бурения испытывают существенные нагрузки. Поэтому материалы должны быть прочными, а работы нужно выполнить как можно лучше.
Выполняет следующие функции:
Буровая вышка устанавливается над буровой скважиной для подъема и спуска бурового оборудования(обсадные трубы, забойные двигатели и тд.). Оборудована лестницами и специальной площадкой для взаимодействия и обслуживания кронблока, а так же платформой верхового рабочего, где устанавливаются бурильные свечи.
Буровая вышка в общем виде выглядит так:
По назначению:
Для мобилиных буровых установок , для морских буровых установок, для устройств капитального ремонта скважин, для кустовых и стационарных буровых установок.
По конструкции
Башенные и мачтовые.
Мачтовые вышки бывают A и П-образными, с открытой гранью и 4х-опорные.
Обычно буровые установки легкого и среднего классов комплектуются буровыми вышками мачтового типа, а в установках тяжелого класса применяют вышки мачтового и башенного типов.
Так же буровые вышки подразделяются на башенные и А-образные. А-образные получили наибольшую популярность и распространение, их особенность - две опоры, которые удерживают всю конструкцию в вертикальном положении.
Буровые вышки башенного типа применяются при бурении на море и при глубинном бурении.
Мачтовые вышки подразделяются на двухмачтовые (А-образные) и одномачтовые (с открытой передней гранью). Обе конструкции изготовляют из цельносварных габаритных секций трехгранного или прямоугольного сечения, соединяемых между собой быстроразъемными или фланцевыми соединениями. Преимущества их состоят в быстрой сборке вышки, хорошей просматриваемости, пониженной металлоемкости по сравнению с башенными буровыми вышками и возможности более удобного и легкого расположения механизмов СПО.
Вышки для буровых установок ВЗБТ (см. табл. 27):а - Б4.01.00.000; б - Сб01/БУ2500ЭУ;
в - Б1.01.00.000; Б11.01.00.000; Б11.01.000-01
Преимуществом башенных вышек является жесткость их конструкции, меньшая по сравнению с мачтовыми трудоемкость изготовления и стоимость.
В табл. 27-29 приведены параметры мачтовых буровых вышек, изготавливаемых заводом ВЗБТ и ПО "Уралмаш" (рисунки).
Башенная буровая вышка ВБМА 53х320 для морского бурения предназначена для комплектования буровых установок грузоподъемностью 1600...2000 кН для бурения нефтяных и газовых скважин глубиной 3000?5000 м со стационарных морских оснований с применением комплекса оборудования АСП (рисунок).
Башенная вышка ВБ 53x320М предназначена для комплектации оборудования на буровых установках "Уралмаш ЗД" и "Уралмаш 4Э" (подвески талевой системы, размещения кронблока и средств механизации) для бурения нефтяных и газовых скважин глубиной 3000?5000 м.
Конструкция вышки (рисунок) состоит из рамы подкронблочной площадки 1, секций ног 2, верхнего и нижнего балконов верхового рабочего 3, комплекта маршевых лестниц 4, поясов 5, диагональных тяг 6, арочных подкосов 7 и др.
Вам так же будет интересно:
Буровая установка или или просто буровая - это комплекс бурового оборудования и сооружений, предназначенных для бурения скважин и выполняющий одну, главную работу - делать дыру для краника, из которого польются «живые деньги» в виде нефти или газа.
Репортаж о глубоком бурении на глубине 3-4 км под землей. Для любителей суровой техники.
Оренбургская область. Облет буровой установки в процессе монтажа:
Первая посадка - у буровой 5115. Буровая установка ZJ50DBS производства китайской компании Sichuan Honghua Petroleum Equipment Co. Ltd. Здесь буровые называют станками. Одна буровая установка стоит порядка 15 млн. долларов:
Буровые очень прожорливы - такой станок употребляет по 4 тонны дизельного топлива в час.
Насосы для закачки бурового раствора. Такой раствор, подаваемый по трубам в скважину, вращает бур с алмазными насадками:
Как уже говорилось, буровая на разведанном месторождении выполняет одну, главную работу - делает дыру для краника, из которого польются живые деньги. Нефте- или газодобывающая компания заказывает такую работу на своей земле и щедро платит за нее:
Глубина такой скважины - 3-4 км. Причем, идти она может не вертикально, а под углом. Вышка стоит здесь, а скважина бурится где-нибудь в километре отсюда.
Рабочие в приватной беседе похвалили свою буровую: «Хороший станок, надежный»:
Наши транспортные средства - в одном Ми-8 летят акционеры, в другом - журналисты:
Взлетаем:
Вторая посадка у буровой №13 (скважина 4015) на Лебяжинском месторождении. Здесь, на нефтяных полях, принадлежащих ТНК-BP, работает компания «Газпром Бурение». Эта буровая ничем не отличается от той, где мы были час назад:
Желтое - это не горка, а желоб аварийной эвакуации с буровой:
Облетев пятнадцать буровых в разных стадиях монтажа и работы, мы попрощались с Оренбургом и отправились в Новый Уренгой.
Мы летим за 200 км, где на берегу Тазовской губы работает буровая №7 компании «НЭУ». Облачность низкая, погоды нет, нас долго не выпускали из аэропорта и вертолет летит низко, над самой тундрой:
Где-то там, недалеко по местным меркам, в тот день летал с журавлями :
Тазовская губа - часть Обской губы Карского моря. Это уникальное Юрхаровское месторождение - 100 миллиардов кубометров газа:
Подлетаем к буровой. Она уже немало потрудилась в этом месте:
После посадки наши вертолет сразу начало засасывать в песок. Потом еле взлетели:
Здесь уже все знакомо и я, кажется, начинаю неплохо разбираться в технологии бурения:
Жилой комплекс для вахтовых рабочих газоперерабатывающего завода:
Трудные дороги Ямала. Грузовик застрял:
По пути в Новый Уренгой облетели усовершенствованную буровую ВТБ-Лизинг - установка поставлена на рельсы и движется по ним. Все отечественного производства. Колоссальная экономия времени на разборку/сборку станка. Он так и передвигается в собранном состоянии:
Ну и под конец пара кадров с одного из участков хранения буровых. В тот день на этом участке находились на хранении четыре установки, которые планируются к модернизации:
