Поиск

Буровая установка – крупногабаритное механическое оборудование, используемое при бурении нефтяных и газовых скважин. Её основная функция – приведение в действие бурового инструмента для разрушения горных пород и бурения скважин, обеспечивая тем самым дальнейшую разработку месторождений нефти и газа. Её основные функции включают подъём и спуск бурового инструмента, вращательное бурение и промывку скважин. Она состоит в основном из силовых агрегатов, передаточных механизмов, рабочих механизмов и вспомогательного оборудования. По условиям эксплуатации её можно разделить на наземные и морские буровые установки, которые являются ключевой инфраструктурой для обеспечения поставок нефти и газа по всему миру.Системы основных компонентовA буровая установка состоит из восьми основных систем: подъемная система управляет подъемом и опусканием бурового инструмента с помощью лебедки и блоки шкивов; вращательная система приводит в движение буровое долото для разрушения горных пород; система циркуляции использует буровой раствор высокого давления для удаления шлама; система питания и трансмиссии обеспечивает распределение мощности; система управления координирует работу оборудования; вышка и основание обеспечивают опору; а вспомогательное оборудование включает в себя устройства безопасности, такие как противовыбросовый превенторs (BOP). Основные компоненты включают деррик, кронблок, поворотный стол, а также различные типы сверл. Верхний привод Буровые установки оснащены верхним приводом (силовым вертлюгом), который повышает эффективность бурения и подходит для работы на глубоких скважинах. Во время работы буровые насосы обеспечивают циркуляцию бурового раствора для охлаждения долота, а тормозные механизмы регулируют параметры бурения.Ⅰ. Подъемная системаПодъёмная система предназначена для подъёма и спуска бурового инструмента, спуска обсадной колонны, управления нагрузкой на долото (WOB) и подачи бурового инструмента. Она включает в себя буровую лебёдку, вспомогательные тормоза, кронблок, путевой блок, крюк, троси различные инструменты, такие как лифтовая ссылкас, лифты, щипцы и пластины.При подъёме барабан лебёдки наматывает канат; кронблок и талевый блок образуют вспомогательную блочную систему. Крюк поднимается, поднимая буровой инструмент с помощью таких инструментов, как элеваторные тяги и элеваторы. При опускании буровой инструмент или обсадная колонна опускаются под действием собственного веса, а скорость опускания крюка регулируется тормозным механизмом лебёдки и вспомогательными тормозами. В процессе обычного бурения скорость подачи бурового инструмента регулируется тормозным механизмом, а часть веса бурового инструмента переносится на буровое долото в виде нагрузки на долото для разрушения горных пород.Ⅱ. Роторная системаРоторная система — это типичная система буровой установки с роторным столом, предназначенная для приведения бурового инструмента во вращение для разрушения горных пород. Она включает в себя роторный стол, вертлюг и буровой инструментs. Состав бурового инструмента варьируется в зависимости от типа буримой скважины; обычно он включает в себя ведущую трубу, бурильная труба, утяжеленная бурильная трубаи буровые долота, а также стабилизаторы, амортизаторы и переходники.Среди них буровое долото – инструмент, непосредственно разрушающий горную породу. Утяжеленные бурильные трубы имеют большой вес и толщину стенки, что позволяет передавать нагрузку на долото. Бурильные трубы соединяют наземное и скважинное оборудование и передают крутящий момент. Ведущая труба обычно имеет квадратное поперечное сечение; роторный стол приводит во вращение всю бурильную колонну и долото через ведущую трубу. Вертлюг – типичный компонент роторной буровой установки: он не только принимает на себя вес бурового инструмента, но и обеспечивает его вращательное движение, одновременно обеспечивая канал для подачи бурового раствора под высоким давлением.Ⅲ. Система кровообращенияРоторная буровая установка оснащена циркуляционной системой, которая позволяет быстро выводить на поверхность шлам, образовавшийся в результате работы забойного долота, для обеспечения непрерывного бурения, одновременно охлаждая долото, защищая ствол скважины и предотвращая такие несчастные случаи при бурении, как обрушение ствола скважины и потеря циркуляции.Система циркуляции включает в себя буровой насосповерхностные коллекторы, резервуары для бурового раствора и оборудование для его очистки. Поверхностные коллекторы включают в себя коллекторы высокого давления, стояки и шланговые линии; оборудование для очистки бурового раствора включает в себя виброситос, пескоотделители, илоотделители и центрифуги для бурового раствора.Буровой насос забирает буровой раствор из резервуара. После нагнетания буровым насосом буровой раствор проходит через высоконапорный коллектор, стояк и шланговую линию, поступает в вертлюг и через пустотелые буровые инструменты опускается на забой скважины. Буровой раствор выбрасывается через сопла бурового долота, а затем выносит шлам обратно на поверхность через кольцевое пространство между стволом скважины и буровыми инструментами. Возвращаемый со забоя буровой раствор проходит через различные уровни очистки для удаления твердых частиц и затем используется повторно.Ⅳ. Энергетическое оборудованиеПодъёмная система, система циркуляции и роторная система — три основных рабочих узла буровой установки, обеспечивающих электропитание. Их согласованная работа обеспечивает бурение. Для обеспечения электропитания этих рабочих узлов буровая установка должна быть оснащена силовым оборудованием. Силовое оборудование буровой установки включает дизельные двигатели, двигатели переменного и постоянного тока.Ⅴ. Система трансмиссииСистема трансмиссии преобразует силу и движение, создаваемые силовым оборудованием, а затем передает и распределяет их между каждым рабочим агрегатом для удовлетворения различных потребностей в мощности каждого агрегата. Система трансмиссии обычно включает в себя редуктор, механизм переключения скоростей, механизм прямого/обратного хода и механизм соединения между несколькими силовыми агрегатами.Ⅵ. Система управленияДля обеспечения согласованной работы трёх основных рабочих органов буровой установки и соответствия требованиям технологии бурения буровая установка оснащена системой управления. Способы управления включают механическое, пневматическое, электрическое и гидравлическое управление.На буровых установках широко используется централизованное пневматическое управление. Бурильщик может выполнять практически все операции по управлению буровой установкой с пульта бурильщика, установленного на буровой установке, включая включение/выключение главного сцепления, подключение нескольких силовых агрегатов, запуск/остановку буровой лебедки, ротора и буровых насосов, а также управление высокой/низкой скоростью буровой лебедки.Ⅶ. Вышка и основаниеБуровая вышка и основание служат для установки и крепления различного бурового оборудования и инструментов, а также обеспечивают рабочую площадку для бурения. Буровая вышка используется для установки кронблока, подвешивания талевого блока, крюка, вертлюга и бурового инструмента, выдерживает буровые нагрузки и служит для установки стендов. Основание служит для установки силового агрегата, лебедки и ротора, поддерживает буровую вышку, подвешивает буровой инструмент через ротор и обеспечивает пространство по высоте между ротором и землей для установки необходимых противовыбросовых превенторов и обеспечения циркуляции бурового раствора.Ⅷ. Вспомогательное оборудованиеДля обеспечения безопасности и нормального хода бурения буровая установка также включает в себя другое вспомогательное оборудование, такое как ПБ дымовая труба для предотвращения выбросов, генераторная установка для освещения и вспомогательного питания при бурении, воздухокомпрессорное устройство для подачи сжатого воздуха, а также оборудование для водоснабжения и подачи масла.

Установка для капитального ремонта скважин — специализированное оборудование в нефтегазовой отрасли, используемое для обслуживания, ремонта, интенсификации притока и ловильных работ на нефтяных и газовых скважинах. Она является ключевым инструментом для обеспечения нормальной эксплуатации нефтяных и газовых скважин и продления срока службы скважин. Она может выполнять различные внутрискважинные операции на введенных в эксплуатацию скважинах, такие как замена скважинных колонн, ремонт стволов скважин, устранение внутрискважинных дефектов и проведение мероприятий по интенсификации притока, таких как кислотная обработка и гидроразрыв пласта.Ⅰ. Основные функции и принципыОсновные функции1.Ремонт скважинУстранение застрявших труб и упавших предметов: принудительное вытягивание застрявших колонн с помощью подъемной системы или использование поворотного стола для приведения в действие ловильных инструментов (например, рыболовных острог и овершотов) для извлечения упавших предметов из скважины (например, сломанных штанг, камней).Замена скважинного оборудования: извлечение старых труб, насосные штанги, и насосы для нефтяных скважини обкатка нового оборудования для восстановления производительности скважины.Ремонт обсадных труб: заделывание, формование или укрепление поврежденных обсадных труб для предотвращения обрушения ствола скважины.2. Операции по стимуляцииПомощь в кислотной обработке и гидроразрыве пласта: спуск и спуск колонн гидроразрыва, подключение поверхностного оборудования для гидроразрыва и закачка жидкостей гидроразрыва в пласт для повышения добычи.Очистка скважин и удаление парафина: удаление парафина, накипи и осадков со стенок скважин с помощью циркуляции горячей воды или химических реагентов для улучшения каналов потока нефти.3.Операции по завершению работПомощь в цементировании, спуске эксплуатационных колонн и других процессах завершения работ после бурения новых скважин.4.Рыболовные операцииИзвлечение сломанных инструментов и колонн из скважины для восстановления целостности ствола скважины.Основные принципыОсновная рабочая логика установки для капитального ремонта скважин заключается в приведении в действие таких механизмов, как лебедки и поворотный стол через энергосистему, используя грузоподъемность буровой вышки и вращательную способность роторного стола для выполнения таких операций, как спускоподъемные операции на забойных колоннах и устранение неисправностей:1.Отключающие струны: Лебедка наматывает стальной канат, который через шкив кронблока (обычно 3-5 снопов), состоящих из кронблок и талевый блок, преобразует мощность в подъемную силу для подвешивания и подъема насосно-компрессорных труб, насосных штанг и т. д. При опускании скорость контролируется тормозной системой для обеспечения стабильной работы.2.Ротационные операции: Поворотный стол приводит во вращение скважинные буровые инструменты или обсадные трубы посредством зубчатой передачи, что позволяет выполнять такие операции, как фрезерование и шлифование обсадных труб (например, отвод и резка при работе с застрявшими трубами).3.Вспомогательные операции: Регулировка угла наклона вышки и выдвижение аутригеров с помощью гидравлической системы для обеспечения совмещения оборудования с устьем скважины; предохранительные устройства, такие как противовыбросовые превенторы (ПВП), контролируют риск выбросов и фонтанирования во время работ.Ⅱ. Основные компонентыУстановка для капитального ремонта скважин обычно состоит из следующих основных компонентов:ПодструктураВ основном это специализированные подрамники для тяжелых грузовиков или гусеничных машин, обеспечивающие мобильность и оперативную поддержку.Основание должно обладать достаточной несущей способностью и устойчивостью; некоторые модели оснащены гидравлическими выносными опорами, которые выдвигаются во время работы для распределения веса и предотвращения опрокидывания.ДеррикИспользуется для подвешивания и подъема скважинных инструментов и колонн с определенной грузоподъемностью и высотой.1. Основная конструкция (рама вышки)Материал: В основном высокопрочная низколегированная сталь (например, Q345, Q460), сформированная в ферменную конструкцию с помощью сварки или болтового соединения, сочетающая в себе малый вес и высокую прочность.Тип конструкции: В основном фермы типа «четырехугольной пирамиды» или «портала», состоящие из колонн, поперечных и диагональных связей, образующих устойчивый пространственный каркас. Колонны являются основными несущими элементами, а поперечные и диагональные связи повышают общую жесткость, предотвращая деформацию.2. Платформа кронблока Расположен в верхней части буровой вышки, используется для установки кронблока и оснащен устройствами, предотвращающими столкновения, ограждениями и другими средствами безопасности.Кронблок состоит из нескольких шкивов, соединенных с лебедкой и талевым блоком посредством тросов для передачи усилия и изменения направления, выступая в качестве ключевого узла в подъемной системе.3. Основание вышкиОпорная конструкция, соединяющая буровую вышку с основанием буровой установки (или землей), используемая для увеличения высоты основания буровой вышки и резервирования пространства для операций на устье скважины (например, ПБ монтаж, соединение струн).Некоторые основания являются телескопическими или складными, что позволяет уменьшить высоту при транспортировке и расширить их для повышения устойчивости во время работы.4.Система растяжекДля самонесущих вышек (небашенного типа) требуются несколько комплектов растяжек (стальных тросов) для крепления верхней части вышки к земле, уравновешивая горизонтальные нагрузки на вышку для предотвращения опрокидывания.Один конец растяжки крепится к подъёмной проушине в верхней части вышки, а другой — к грунтовому анкеру. Натяжение регулируется стяжными муфтами для обеспечения вертикальной устойчивости вышки.5. Подъемный механизмИспользуется для подъема и опускания вышки, обычно приводится в движение гидравлическими цилиндрами. канаты для буровой лебедкиили цепи.Процесс подъема требует строгого контроля скорости и угла, чтобы избежать чрезмерной деформации вышки, вызванной напряжением.6.Аксессуары безопасностиПредотвращение столкновений корончатого блока: Автоматически активирует торможение лебедки, когда талевый блок поднимается близко к кронблоку, предотвращая несчастные случаи, связанные со столкновением кронблока.Лестницы и ограждения: Защитные каналы для персонала, позволяющие ему подниматься на вышку и работать на площадке для обезьян, обеспечивают безопасность при проведении высотных работ.Противоскользящие педали: Устанавливается на поверхностях платформ, таких как мостки и платформы кронблоков, для предотвращения скольжения персонала.Ⅲ. КлассификацияПо мобильности и сценариям эксплуатации установки для капитального ремонта скважин можно классифицировать на:Установки для капитального ремонта скважин, монтируемые на грузовиках: Наиболее распространенный тип, устанавливаемый на прочные основания грузовых автомобилей, обладающий высокой мобильностью, подходящий для обычных операций на суше.Гусеничные установки для капитального ремонта скважин: Использование гусеничных подконструкций с низким давлением на грунт, подходящих для сложных рельефов, таких как грязевые участки и горные районы.Установки для капитального ремонта скважин на салазках: Оборудование разбирается на несколько салазок, перевозится на прицепах и собирается на месте, подходит для стационарных скважин или крупномасштабных операций по капитальному ремонту скважин.Морские установки для капитального ремонта скважин: Устанавливается на буровых платформах или судах по ремонту скважин, адаптирован для эксплуатации на морских нефтяных и газовых скважинах, обладает коррозионной стойкостью и устойчивостью к ветровым волнам.По мощности и грузоподъемности:Малые установки для капитального ремонта скважин: Номинальная нагрузка < 300 кН, используется для простого обслуживания неглубоких скважин (< 1000 метров), водяные скважины или нефтяные скважины с низким дебитом.Средние установки для капитального ремонта скважин: Номинальная нагрузка 300–500 кН, подходит для проведения традиционных ремонтных работ на скважинах средней глубины (1000–3000 метров).Большие установки для капитального ремонта скважин: Номинальная нагрузка > 500 кН, используется для глубоких скважин (> 3000 метров) или сложных скважин (например, горизонтальных скважин, скважин высокого давления), способных выдерживать высокие нагрузки и высокорисковые операции.4. Отраслевые стандартыПроектирование, производство и использование установок для капитального ремонта скважин должны соответствовать действующим отраслевым стандартам, таким как стандарты нефтегазовой промышленности Китая (SY/T) и Американского института нефти (API) стандартов, чтобы гарантировать их безопасность, надежность и эксплуатационную эффективность.При разработке нефтяных и газовых месторождений установки для капитального ремонта скважин дополняют буровые установки: буровые установки отвечают за «бурение скважин», а установки для капитального ремонта скважин — за «поддержание скважин», совместно обеспечивая эффективную добычу нефтяных и газовых ресурсов.

Буровые установки, смонтированные на грузовиках или прицепах арe мобильное буровое оборудование, предназначенное для скважин мелкой и средней глубины. Благодаря системам питания, лебедкам, буровым вышкам, системам перемещения и механизмам трансмиссии, интегрированным на самоходном или буксируемом шасси, эти установки значительно повышают эксплуатационную эффективность. Они охватывают глубину бурения от 1000 до 4000 метров, с максимальными статическими нагрузками от 900 до 2250 кН, отличаясь высокой грузоподъемностью, надежной производительностьюce, отличная проходимость и удобная транспортировка.I. Основные классификации и структурные особенностиПо способу монтажа они делятся на: установки, смонтированные на грузовиках и прицепах, различающиеся по структуре, мощности и сценариям применения:1. Буровая установка, смонтированная на грузовикеУстановка интегрируется непосредственно в шасси грузового автомобиля, что обеспечивает возможность автономного вождения.Ключевые структуры:Шасси: Специальное внедорожное шасси с длинной колесной базой и высокой грузоподъемностью (обычно 20–50 тонн), подходящее для грязной, холмистой местности.Энергетическая система:Дизельный двигатель шасси обеспечивает как движение транспортного средства, так и буровые работы (например, вращение роторного стола, буровой насос) через раздаточную коробку или гидравлическую систему.Высококлассные модели могут иметь независимые генераторные установки для удовлетворения сложных потребностей в электроэнергии.Мачта (деррик): Гидравлический вертикальный тип, складной или телескопический (высотой 10-30 метров), для подъема бурильных колонн.Поворотный стол/Верхний привод: Приводит в движение бурильную трубу; роторные столы подходят для скважин средней и малой глубины, в то время как верхние приводы (например, на нефтяных вышках) отлично подходят для глубокого и направленного бурения.Система циркуляции бурового раствора: Интегрируется грязевой насоси емкости для охлаждения долот и транспортировки шлама.Функции:Высокая мобильность: Скорость движения по дороге до 50–80 км/ч, что позволяет производить непосредственное перемещение без разборки (идеально подходит для аварийного бурения скважин на воду).Компактная интеграция: Цельная конструкция уменьшает занимаемую площадь, подходит для узких участков (например, для осмотра городских трубопроводов).Ограничение: Нагрузка на шасси ограничивает глубину бурения (до 3000 метров на нефтяных месторождениях, обычно в пределах сотен метров в инженерных проектах).2. Буровая установка на прицепеУстановка монтируется на специальном прицепе, буксируемом грузовиком или тягачом, и доступна в двух вариантах: полуприцеп или полноприводный прицеп.Ключевые структуры:Полуприцеп: Шарнирно-сочлененная с трактором для гибкого управления, подходит для транспортировки на большие расстояния.Полный трейлер: Независимая, буксируемая сцепным устройством, устойчивая для тяжелого оборудования.Энергетическая система:Большинство из них имеют независимые дизельные двигатели или гидравлические электростанции, работающие автономно без внешнего источника питания.Модуль бурения:Более крупные мачты с гидравлическим телескопированием или наклоном под несколькими углами для направленного бурения (например, горизонтальных скважин). Дополнительные высококачественные аксессуары, такие как блоки управления обсадными колоннами и системы измерения во время бурения (MWD).Функции:Большая грузоподъемность: Поддерживает глубокое бурение (до 5000 м для нефтяных вышек, 2000 м для геологических вышек).Гибкость: Прицеп отсоединяется от трактора для самостоятельной эксплуатации на стационарных объектах.Требования к транспорту: Требуются специализированные тягачи; для перемещения может потребоваться разборка мачт (некоторые высококлассные модели допускают сборную транспортировку).II. Основные технологии и функциональные конфигурацииНесмотря на структурные различия, оба типа имеют общие основные технические требования:1.Системы электроснабжения и передачи электроэнергииТипы мощности:Дизельные двигатели: 200–2000 л.с., подходит для условий, не имеющих доступа к электросети.Электроприводы: Используется в городских установках для обеспечения низкого уровня шума и нулевых выбросов.Методы передачи:Механическая трансмиссия: Надежность, низкие эксплуатационные расходы благодаря цепям/шестерням.Гидравлическая трансмиссия: Плавная работа, бесступенчатая регулировка скорости для точного управления (например, направленное бурение).2. Адаптивность процесса буренияМетоды бурения:Вращательное бурение: Для обычных отверстий в грунте/скальной породе (например, долото PDC + бурильная труба).Ударно-вращательное бурение: Для твердых пород (например, скважинный пневмоударник + шарошечное долото).Шнековое бурение: Без циркуляции среды, идеально подходит для неглубоких сухих скважин (например, отбора проб почвы).Технологии обсадных труб:Обсадка во время бурения: Одновременное бурение и цементирование для предотвращения обвалов (например, в слоях плывуна).Устройства вращения/удара обсадной колонны: Решает проблемы спуска обсадных труб на большой глубине.3. Интеллектуальные и безопасные конфигурацииСистемы автоматизации:Гидравлические автоматические клещи сокращают ручной труд.Автоматическая компенсация веса бурильной колонны предотвращает застревание и разрушение.Устройства безопасности:Crown-o-matic предотвращает столкновение бурильной колонны с вершиной мачты.Системы экстренного торможения на случай внезапных отказов (например, выхода двигателя из строя).Дизайн окружающей среды:Резервуары для сбора ила сводят к минимуму сброс отходов.Шумозащитные кожухи ограничивают уровень шума при работе в городских условиях до 85 дБ.III. Ключевые факторы выбораГлубина бурения и пласт:Мелкий (1000 м) или твердые породы (например, гранит): требуются установки на прицепе с мощными силовыми головками.Потребности в мобильности:Частые перемещения (например, геологические изыскания): установки, смонтированные на грузовиках, более эффективны.Долгосрочные стационарные работы (например, разработка нефтяных месторождений): установки, смонтированные на прицепе, обеспечивают более высокую экономическую эффективность.Стоимость и обслуживание:Установка на грузовике: более низкая первоначальная стоимость (обычно 1–5 миллионов йен), простота обслуживания.Установка на прицепе: дорого (до десятков миллионов для нефтяных вышек), требует профессиональных бригад по техническому обслуживанию.Ⅳ.ЗаключениеБуровые установки, устанавливаемые на грузовиках и прицепах, решают проблемы перемещения традиционных стационарных установок за счет интеграции «мобильной платформы и бурового модуля», становясь основой современного бурения. При выборе следует учитывать глубину, рельеф, экологические требования и бюджет. В будущем ключевыми направлениями развития станут интеллект и зеленые технологии.