Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 2

 

 

 

Рис.3.  Схематическое  изображение буровой установки для роторного бурения. 
 

 

 

 

Рис.4. Трехшарошечное  долото. 

 

Рис.5. Схематическое изображение оборудования, расположенного под полом вышки 

и в скважине. 

Поэтому  при  повороте  вкладыша  квадрат  также  поворачивается,  и,  наконец, 

вкладыш устанавливается на роторном столе, обеспечивающем вращательное движение. В 

 

 

наклонно-направленных  скважинах  долото  иногда  приводится  в  движение  забойными 
двигателями-турбинами.  Турбины  устанавливаются  непосредственно  над  долотом. 
Буровой раствор проходит через турбину и энергия бурового раствора вращает долото. 

Нагрузка, 

необходимая 

для 

осуществления 

бурения, 

создается 

УБТ, 

расположенными  выше  долота.  Вес  остальной  части  бурильной  колонны  должен 
разгружаться на поверхности. Кроме того, в случае изнашивания долота и необходимости 
его смены вся бурильная колонна поднимается из скважины на поверхность. Эта операция 
называется спуско-подъёмом.  Для выполнения этой операции применяются специальные 
подъёмные  механизмы.  Крупно-габаритный  многошкивный  блок  и  талевая  система 
обеспечивают  механическую  силу,  необходимую  для  подъема  бурильной  колонны. 
Стационарный блок  или крон-блок  устанавливается в верхней части опорной структурой, 
называемой  вышкой.  Передвижной  блок,  называемый  «талевый  блок»,  подвешен  ниже 
крон-блока на крепком тросе, который наматывается на барабан лебедки и затем проходит 
между  шкивами крон-блока и талевого блока. Конец троса против лебедки, называемый 
мертвым  концом,  прикрепляется  к  основанию  вышки.  К  талевому  блоку  прикрепляется 
большой крюк. В процессе бурения устройство, называемое вертлюгом, подвешивается на 
крюк на штропах, а к вертлюгу прикрепляют квадрат. Вертлюг  позволяет подвешивать на 
крюк  бурильную  колонну,  которая  проворачивается  квадратом.  Вертлюг  также 
обеспечивает  герметизацию  давления  при  вращении  и  пропускает  буровой  раствор  в 
верхнюю часть бурильной колонны.  

При  проведении  спуско—подъёмных  операций  вертлюг  с  прикрепленным  к  нему 

квадратом  отставляется  в  сторону,  а  его  место  занимает  устройство,  называемое 
элеватором. Элеватор штропами прикрепляется  к шейке крюка и применяется для захвата 
труб  при  их  подъёме  из  скважины.  При  подъёме  бурильной  колонны  из  скважины  эту 
операцию  обычно  проводят,  поднимая  по  три  свинченные  вместе  трубы,  называемые 
свечами.  Во  время  отвинчивания  свечи  бурильная  колонна  висит  на  клиньях, 
установленных в роторном столе. Клинья представляют собой набор шарнирных клиньев, 
которые  вставляются  между  бурильной  колонной  и  стволом    скважины,  предупреждая 
перемещение  бурильной  колонны.  Свечи  бурильных  колонн  свинчиваются  и 
развинчиваются  с  помощью  большого  гаечного  ключа,  который  называется  трубный 
ключ.  Для  свинчивания  соединений  часто  применяют  цепь.  Устройство,  которое 
вытягивает  цепь  и  приводит  в  движение  трубный  ключ,  называется  механическая 
катушка.  Барабан,  называемый  фрикционной  катушкой,  прикрепляется  к  тому  же  валу, 
что  и  механическая  катушка.  С  помощью  каната,  намотанного  вокруг  этого  барабана, 
члены буровой бригады могут выполнять различные легкие подъёмные операции. 

Катушечный  или  промежуточный  вал  является  составной  частью  устройства, 

называемого лебедкой. Лебедка как подъёмный механизм, применяется для подъёма ранее 
упомянутого  талевого  каната.  Лебедка  снабжена  тормозом,  позволяющим  удерживать 
бурильной  колонны.  При  спуске  в  скважину  колонны  большего  веса  наряду  с  основным 
тормозным  устройством  применяется  вспомогательный  гидравлический  и  электрический 
тормоз  или  демпер,  который  амортизирует  большое  количество  энергии,  развиваемой 
огромной массой талевого блока, крюком и бурильной колонной. 

Рядом с лебедкой располагается пульт бурильщика, с которого он может с помощью 

кнопок и рычагов управлять лебедкой и другим оборудованием. 

При  рассмотрении  бурильной  колонны  указывалось,    что  буровой  раствор 

прокачивается  по  бурильной  колонне,  выходит  из  долота  и  поднимается  по  затрубному 
пространству  между  бурильной  колонной  и  стенкой  скважины.  Функция  бурового 
раствора  заключается  в  выносе  шлама  из  ствола  скважины,  предупреждении 
проникновения  пластового  флюида  в  ствол  скважины  в  процессе  бурения,  а  также  в 
предупреждении осыпей и обвалов стенок скважины. Логически было бы начать описание 
циркуляционной  системы  с  буровых  насосов,  т.к.  они  являются  основным  звеном 
системы.  Как  правило,  в  циркуляционной  системе  применяются  насосы  двойного 

 

 

действия,  двухцикловые  поршневые,  поршни  которых  перемещаются  в  заменяемых 
рубашках (втулки). Эти двойные насосы могут иметь мощности по 1 750 лошадиных сил 
должны быть в состоянии  перемещать большие объёмы раствора под давлением до 4000 
фунт/кв.д.  (280  кг/см

2

).  В  последнее  время  широкое  распространение  получили 

трехцилиндровые насосы одностороннего (простого) действия. Они более компактны, т.е. 
занимают  меньше  места  и  в  некоторых    случаях  могут  перемещать  большие  объёмы  
раствора при более высоких давлениях. 

Из  бурового  насоса  буровой  раствор  поступает  в  стояк,  длинную  вертикальную 

трубу, присоединенную к вышке. После этого раствор поступает в вертлюг через буровой 
шланг,  соединяющий  стояк  с  вертлюгом.  Раствор  проходит  через  вертлюг  в  рабочую 
трубу  и  из  неё  по  бурильной  колонне  к  долоту.  Долото  как  правило  имеет  три  насадки, 
или промывочных сопла, через которые раствор выходит из долота с большой скоростью 
струи раствора обеспечивают очистку забоя скважины, а также очищают зубья шарошек 
от  налипающего  шлама.  Выходящий  из  золота  раствор  поднимается  по  затрубному 
пространству  вынося  на  поверхность  выбуренный  шлам.  Выходящий    из  скважины 
раствор  со  шламом  поступает  на  вибросито  через  горизонтальную  трубу  большого 
диаметра,  которая  называется  выкидной  линией.  Вибросито  имеет  вибрирующую  сетку, 
так  что  обломки  породы  остаются  на  её  поверхности,  а  очищенный  от  них  раствор 
попадает  в  отстойник.  Отстойник,  как  правило,  представляет  собой  большую, 
прямоугольную открытую стальную ёмкость,  в которой более мелкие частицы, такие, как 
песок, осаждаются  из  раствора на  дно  ёмкости.  Из отстойника  раствор  поступает  в одну 
или  несколько  аналогичных  ёмкостей  для  хранения  и  обработки  бурового  раствора.  Эти 
ёмкости  оборудованы  лопастными  мешалками  или  струйными  глиномониторами, 
перемешивающими  буровой  раствор.  Кроме  того,  при  необходимости  здесь  же  могут 
располагаться  устройства  для  удаления  механических  примесей  и  растворенного  в 
растворе газа. Устройства для удаления механических примесей включают илоотделителя 
для  удаления  мелкодисперсных  частиц  и  пескоотделители  для  удаления  более  крупных 
частиц,  а  также  центрифуг,  которые  отделяют  все  примеси,  за  исключением 
дорогостоящих    частиц  утяжелителей,  которые  применяются  для  увеличения  плотности 
буровых  растворов.  Устройство  для  удаления  газа,  газоотделитель,  удаляет  попавший  в 
раствор газ, чтобы его повторно не закачивали в скважину с раствором. 

Кроме того, на этих ёмкостях устанавливается воронка, в которую засыпаются сухие 

вещества,  такие,  как  глины,  утяжелители,  а  также  химические  реагенты  для  обработки 
бурового  раствора.  Как  только,  в  насос  поступает  раствор  из  приёмной  емкости, 
начинается новый цикл промывки. 

Одной  из  важных  функций  бурового  раствора  является  предупреждение  попадания 

пластового флюида будь то газ, нефть или вода, в ствол скважины.  В том случае, когда в 
скважину  попадает  один  из  названных  пластовых  флюидов,  говорят,  что  произошло 
флюидопроявление. Чтобы ликвидировать флюидопроявление затрубное пространство на  
устье должно быть загерметизировано, а попавший в скважину флюид вымыт из затрубья 
при  создании  противодавления  на  пласт.  Затрубное  пространство  герметизируется 
противовыбросовым  превентором.  Как  правило,  применяются  два  и  более  превентеров, 
установленных  один  на  другом.  Они  крепятся  друг  к  другу  болтами,  образуя  блок 
превенторов.  В  верхней  части  блока  превенторов  находится  универсальный  превентор  с 
упругим  уплотнительным  элементом,  гидравлического  действия.  Ниже  универсального 
превентора  находится  превентор  плашечного  типа.  В  таком,  типе  превенторов  плашки 
соединяются  друг  с  другом  с  противоположных  направлений.  Плашечные  превенторы 
могут  иметь  либо  трубные  плашки,  либо  глухие  плашки.  У  трубных  плашек  головки 
имеют  выгнутую  форму,  позволяющую  обжимать  бурильную  колонну,  обеспечивая 
полную  герметизацию  затрубного  пространства.  Глухие  плашки  обеспечивают 
герметизацию  затрубного  пространства  в  том  случае,  если  бурильной  колонны  нет  в