Устройство мачтовых А,П-образных вышек

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Филиал в г. Нижневартовске

 

Кафедра «Нефтегазовое дело»

ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Методические указания для самостоятельных занятий по дисциплине «Основы нефтегазопромыслового дела»

для студентов направления «Нефтегазовое дело»

 

Нижневартовск

ТИУ

Для выполнения операций технологии вращательного бурения требуются различные по функциональным назначениям машины, механизмы и оборудование. Набор необходимых для бурения скважин машин, механизмов и оборудования, имеющих взаимосвязанные эксплуатационные функции и технические параметры, называется буровым комплексом. Центральным звеном бурового комплекса является буровая установка.

Буровая установка — это комплекс буровых машин, механизмов и оборудования, смонтированный на точке бурения и обеспечивающий с помощью бурового инструмента самостоятельное выполнение технологических операций по строительству скважин.

Современные буровые установки включают следующие составные части:

- буровое оборудование (талевый механизм, насосы, буровая лебедка, вертлюг, ротор, силовой привод и т.д.);

- буровые сооружения (вышка, основания, сборно-разборные каркасно-панельные укрытия, приемные мостки и стеллажи);

- оборудование для механизации трудоемких работ (регулятор подачи долота, механизмы для автоматизации спуско-подъемных операций, пневматический клиновой захват для труб, автоматический буровой ключ, вспомогательная лебедка, пневмораскрепитель, краны для ремонтных работ, пульт контроля процессов бурения, посты управления);

- оборудование для приготовления, очистки и регенерации бурового раствора (блок приготовления, вибросита, песко- и илоотделители, подпорные насосы, емкости для химических реагентов, воды и бурового раствора);

- манифольд (нагнетательная линия в блочном исполнении, дроссельно-запорные устройства, буровой рукав);

- устройства для обогрева блоков буровой установки (теплогенераторы, отопительные радиаторы и коммуникации для развода теплоносителя).

Выпускаются отечественные буровые установки:

1) ОАО “УРАЛМАШ” грузоподъемностью от 160 ÷ 500 т

(БУ2500/160 ДПБМ; БУ3200/200 ДГУ-1М; БУ4000/260 ДГУ-Т и др.).

2) ОАО “Волгоградский завод буровой техники”.

3) Предприятие “UPET SA” (Румыния), входящим в машиностроительную корпорацию “Объединенные машиностроительные заводы”.

4) ОАО “Кунгурский машиностроительный завод”.

5) ЗАО “ИЖДРИЛ” установки буровые мобильные K160, АЕ520RU-125.

И другие

 

Состав и компоновка буровой установки показаны на рисунке 1

Рис.1. Схема буровой установки:

1 – долото; 2 – наддолотная утяжеленная бурильная труба; 3 – переводник;

4 – центратор; 5 – муфтовый переводник; 6, 7 – утяжеленные бурильные трубы; 8 – переводник; 9 – предохранительное кольцо; 10 – бурильные трубы; 11 – предохранительный переводник; 12, 14 – переводники штанговые нижний и верхний; 13 – ведущая труба; 15 – переводник вертлюга; 16 – вертлюг; 17 – стояк; 18 – шланг; 19 – крюк; 20 – талевый блок; 21 – вышка; 22 – кронблок; 23 – редуктор; 24 – лебедка; 25 – ротор.

Буровая вышка

 

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.

Вышки мачтового типа наиболее распространены.

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 сбор-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.

 

Типы мачтовых вышек

Буровые вышки мачтового типа предназначены для подвески талевой системы и вспомогательного инструмента, для размещения кронблока и комплекта бурильных труб во время спускоподъемных операций.

Мачтовые буровые вышки для буровых установок изготавливаются следующих типов: А-образные (ВМ), П-образные (ВМП) и четырехопорные (ВУ).

А-образные вышки применяются в буровых установках классов 1200/200 и 5000/320, П-образные – в буровых установках класса 5000/320. Четырехопорные мачтовые вышки используются в буровых установках классов 6500/400 и 8000/500. Обладая жесткостью башенных, вышки этого типа сохранили монтажные качества мачтовых вышек. Оригинальная схема подъема предусматривает использование в качестве устройства подъема вышки буровой площадки. Вышки такого типа обеспечивают одновременное размещение двух комплектов свечей: для работы с механизированной их расстановкой с одной стороны и для работы с ручной расстановкой с другой стороны.

 

 

Рис. 2а, б Схема буровых вышек мачтового типа:

а- вышки А-образные; б- вышки П-образные

Рис. 2в Схема четырехопорной мачтовой вышки

 

Устройство мачтовых А,П-образных вышек

Мачтовые или А-образные, П-образные вышки выполняются отдельными секциями, сваренными из труб в виде решетчатых ферм. В сечении фермы имеют вид равнобедренного треугольника (вышки ВМ40-185Бр, ВМА-41-170) или прямоугольника. Каждая нога вышки состоит из четырех секций длиной около 10 м. На концах секций имеются фланцы, соединяемые между собой болтами или специальными быстросъемными хомутами.

Нижние и верхние секции имеют проушины. Верхние секции соединяются шарнирно с подкронблочной рамой, которая является связующим звеном мачт вышки в верхней части. Кроме этого, мачты в верхней части шарнирно соединяются между собой двумя поясами и двумя парами накрест расположенных винтовых стяжек. В нижней части мачты вышек шарнирно соединяются со стоиками, расположенными на подвышечном основании. Устойчивость вышки в вертикальной плоскости, перпендикулярной к плоскости ферм, обеспечивается двумя подкосами из труб. В верхней части подкосы шарнирно соединены с мачтами вышки, а в нижней части с опорами, установленными на основании. Для центрирования вышки в плоскости, перпендикулярной к плоскости ферм, опоры могут перемещаться по направляющим при помощи винтов. В плоскости ферм вышку центрируют при помощи винтовых стяжек, расположенных в верхней части мачты. В качестве элемента, поддерживающего вышку в вертикальном положении, в большинстве вышек применяют козлы или поперечную раму (портал). Портал монтируется на подвышечных основаниях и крепится к мачтам ног вышки с помощью горизонтальных фиксаторов. Он также используется как приспособление для подъема вышки в вертикальное положение. К мачтам вышки на определенной высоте крепят балкон с двумя люльками для второго помощника бурильщика и пальцами для установки свечей или площадку для механизма расстановки свечей АСП и магазины для установки свечей. Одна из ног вышки с внешней стороны от пола буровой до балкона оборудована маршевыми лестницами с переходными площадками, а от балкона до кронблока лестницами тоннельного типа внутри ферм секций. В некоторых конструкциях вышек с прямоугольным сечением мачт маршевые лестницы и переходные площадки расположены внутри ферм секций. Для предотвращения случайного падения свечей в сторону приемного моста или лебедки на мачтах установлены предохранительные пояса.