Аварийный буровой инструмент.

<4 5 678 9 10 >

Аварийным инструментом в бурении называется группа инструментов, предназначенная для ликвидации аварий с технологическим инструментом, находящимся в скважине. К сожалению, аварии при бурении скважин бывают довольно часто, а ликвидировать их бывает иногда весьма сложно и долго. Это объясняется тем, что работа по бурению скважины происходит вне видимости «в темную» и судить о том, что происходит в скважине можно только по косвенным признакам. Аварии в скважине могут быть весьма разнообразны, но большинство из них сводится к пяти – шести видам: прихват снаряда, прижег коронки, обрыв бурильных труб, урон снаряда в скважину, поломка коронки или долота, урон посторонних предметов в скважину и другие. В большинстве случаев задача ликвидации аварии сводится к извлечению из скважины, оставшегося там технологического инструмента или его частей (поэтому аварийный инструмент часто называют «ловильный, чтобы не путать с тем, что остался в скважине).

Если верх попавшего в аварию бурового снаряда на поверхности, а поднять его из скважины лебедкой или вращателем бурового станка не удается - прихват, прижег, то сначала применяют аварийный инструмент, используемый на поверхности. Это, прежде всего, гидравлические домкраты(рис. 28) и ударная или выбивная «баба» с выбивным наголовником, (рис. 29 а, б), как дополнительный инструмент применяются шарнирные хомуты (жимки) (рис. 30).

(По правилам безопасности для ликвидации прихватов запрещается создавать нагрузку одновременно гидравликой и лебедкой станка, а также использовать винтовые домкраты),

Рис. 28.

а б

Рис. 29

Рис. 30.

Если домкратом вытащить снаряд из скважины или выбить его «бабой» не удается, и он не оборвался, то при наличии в колонковом наборе отсоединительного переходника, надо попытаться отвернуть бурильные трубы и поднять их на поверхность, оставив прихваченный колонковый набор в скважине.

Когда верхний конец оставленного в скважине снаряда в глубине скважины, то первая задача сводится к соединению ловильного инструмента с тем, что в скважине. Если скважина большого диаметра или ствол скважины сильно разработан сначала в скважину спускают «печать», обычно самодельную из отрезка дерева, забитого в короткую колонковую трубу и смазанного с торца битумной мастикой (рис. 29 б). По отпечатку на печати подбирают ловильный инструмент и, если нужно изгибают нижнюю бурильную трубу ловильного снаряда Для соединения с оставшимся в скважине снарядом обычно используются два классических инструмента или их производные – это метчик и колокол.

Метчик наружный конус с закаленной винтовой нарезкой с острыми «заходами» предназначен для соединения с частями снаряда в скважине, имеющими открытое сверху значительное отверстие. Метчик попадает в это отверстие и за счет вращения и подачи с поверхности нарезает в отверстии резьбу, ввинчивается в нее и, как правило, обеспечивает надежное соединение с пострадавшим снарядом (бывали случаи, когда при натяжке домкратом трубы рвались в целом месте, а соединение метчика с трубой выдерживало). Метчики делаются разных диаметров и могут ловить как бурильные (рис. 31 а), так и колонковые и обсадные трубы (рис. 31 б). Для лучшего попадания метчиком в отверстие применяют метчики с направляющей юбкой (рис. 31 в), а для ловли колонковой трубы с керном (после отвинчивания переходника) применяют метчик с опережающей коронкой (рис. 31 г) для разбуривания, оставшегося там керна.

А б

в г

Рис. 31.

Колокол (вывернутый на изнанку метчик) делает то же самое, что и метчик, но применяется, если верхний конец потерпевшего инструмента имеет малое или завальцованное отверстие. Колокол применим для ловли бурильных труб, в том числе и с наголовниками (если позволит диаметр скважины). На рисунке приведен колокол (рис. 32 а) и колокол с направляющей юбкой (рис. 32 б).

А б

Рис. 32.

Если трубы не прихвачены, а просто уронены в скважину, и для их подъема не потребуется большие усилия, можно применить простой ловитель-овершот (рис.33 а, б), если на конце труб муфта или замок. Если конец труб гладкий, можно применить ловушку с заклинкой (рис. 33 в). В последнем случае ловушка за счет конуса надевается на гладкий конец трубы и с поверхности в нее засыпается заклиночный материал (как при заклинивании керна).

а б в

Рис. 33.

Для извлечения с забоя скважины мелких предметов: обломков долота или коронки, выпавших резцов, уроненного в скважины мелкого инструмента, кусочков выпавшего керна можно применять шнековую ловушку (рис. 34 а), магнитную ловушку(рис. 34 б), просто «паук» (рис. 34 в), а если предмет немагнитный, применяется гидравлическая ловушка (рис 34. г).

а б в г

Рис. 34.

Труболовки применяются для ловли колонковых и обсадных труб. Имеются

гидравлические (раньше были и механические) самоосвобождающиеся труболовки (рис. 35 а), В свободном состоянии плашки труболовки находятся в верхнем положении и убраны внутрь. После того, как труболовка войдет в извлекаемую трубу, включают насос, жидкость надавит на поршень и сдвинет его и с ним плашки вниз. Плашки, двигаясь по конусу, раздвинутся и прочно захватят трубу. Для освобождения труболовки выключается насос, труболовка слегка сдвигается вниз, пружина поднимает поршень и плашки вверх и плашки сдвигаются по конусу внутрь.

Труборез, (рис.35 б). Если вытащить трубы труболовкой не удается, то труболовка отсоединяется и в скважину спускается гидравлический труборез, который устанавливается выше прихваченной части трубы (или колонны обсадных труб) и за счет вращения с поверхности отрезает свободную часть трубы или колонны труб. Как и труболовка труборез включается и освобождается включением и выключением насоса.

а. б.

Рис. 35.

Если заведомо предполагается, что статическим усилием вытащить прихваченный снаряд не удастся, в ловильный инструмент может включаться забойный вибратор, который за счет ударного воздействия, значительно снижая силы трения, облегчит освобождение и извлечение прихваченного инструмента. Применяются механические и гидравлические забойные вибраторы (Рис. 36 а, б). Мханический вибратор создает ударные импульсы за счет относительного вращения зубчатой пары, гидравлический вибратор работает по принципу гидроударникеа за счет энергии потока очистного агента.

Рис. 36.

Поскольку извлекать оставшуюся в скважине часть бурового снаряда не всегда удается целиком, т.е. вытащить не удается, его извлекают по частям, отвинчивая свободную часть инструмента. Для этого нужно иметь возможность вращать прихваченный инструмент влево. Для развинчивания прихваченного инструмента используется специальные аварийные бурильные трубы с левыми резьбами и ловильный инструмент(метчики, колокола и др.) также с левыми резьбами

Кроме ловильного инструмента с состав аварийного входит инструмент для разрушения, оставшихся в скважине частей технологического инструмента и для извлечения остатков разрушенного инструмента. Применяются соответственно различные фрезы и ловушки, последние могут быть с использованием потока очистного агента и магнитные (смотри рис. 34)

Применяются и более редкие, а иногда, и оригинальные аварийные инструменты, изготовляемые для конкретного случая на месте.

2. Буровое оборудование.

В конспект распечатать рис.41, 42, 43, 45, 46, 47, 48, 54, 57, 58.

(выделенные крупным шрифтом – защищать!)

Буровое оборудование – все агрегаты, механизмы, сооружения и основания, включая транспортные средства, необходимые для сооружения буровой скважины. Основу бурового оборудования составляет «буровая установка». Кроме буровой установки в состав бурового оборудования, входит оборудование для приготовления очистных агентов, общетехнические компрессорные станции, оборудование для выполнения специальных работ в скважинах (цементировочные агрегаты, трубоподъемные установки и др.)

Буровая установка – комплект агрегатов, механизмов, сооружений и основание собранные вместе, предназначенные для бурения скважины.

Ввиду большого разнообразия параметров буровых скважин, видов и разновидностей бурения, для бурения скважин применяется большое количество разнообразных буровых установок. Чтобы в них разобраться, рассмотрим группы буровых установок по различным признакам:

Первое деление установок по принципу сборки – буровые установки могут быть единые (цельные) и сборные. Единые установки имеют постоянный заводской состав и представляют собой единое целое. В таких установках отдельные механизмы для бурения размещены на основании, не выделяя буровой станок. Мачта буровой установки составляет неотъемлемую часть установки (отдельно применяться не может). Правда, в такие установки входят и такие отдельные независимые узлы, как буровой насос (иногда компрессор) и независимая транспортная база. К единым буровым установкам относится большинство самоходных буровых установок (СБУ). В большинстве установок с подвижным вращателем мачта является частью станка и в таких установках понятия станок и установка почти совпадают и такие установки часто называют буровой станок.

К сборным установкам относятся буровые установки, собранные из отдельных, независимо выпускаемых единиц. Такая установка включает: буровой станок и буровой насос, буровую вышку или мачту, буровое здание или укрытие и основание. К сборным установкам относятся – все стационарные и некоторые передвижные и самоходные установки.

Второе деление буровых установок на группы – по транспортабельности. По этому признаку установки делятся на: переносные, включая разборные, самоходные, передвижные и стационарные. Различие в транспортабельности установок видно из названия. Общим принципом выбора установки по транспортабельности можно считать соотношение времени на бурение скважины и времени на монтаж-демонтаж и перемещение установки на новую точку. При этом глубина скважины необязательно будет играть решающую роль – например, при бескерновом бурении скважин в осадочных породах, глубина скважин, буримых самоходными буровыми установками, может достигать 1000 метров и более (бурение занимает несколько дней), а при бурении в очень твердых породах, даже при глубине скважин до 300 – 500 метров, выгоднее применять передвижные установки (бурение может продолжаться месяц и более).

2.1. Буровой станок (установка).

Буровой станок (установка) – единица оборудования, включающая механизмы, обеспечивающие вращение бурового снаряда с передачей крутящего момента, поступательное перемещение бурового снаряда, регулирование осевой нагрузки на ПРИ и выполнение спускоподъемных операций с буровым снарядом.

Поскольку для механического вращательного бурения, главное действие для разрушения породы на забое скважины – вращение ПРИ и создание заданной осевой нагрузки на ПРИ, эти действия осуществляются двумя главными механизмами бурового станка (установки) – вращателем и механизмом подачи. По принципу работы этих механизмов буровые станки делятся на принципиально различные типы.

По устройству и принципу работы вращателя станки делятся на три типа: - станки (установки) с роторным вращателем, станки со шпиндельным вращателем и станки с подвижным вращателем.

Роторный вращатель в геологоразведочном и гидрогеологическом бурении применяется в самоходных буровых установках, а также в одном стационарном станке разведочного бурения - СКБ-8. При бурении нефтяных и газовых скважин это основной вид вращателя (в последнее время и в нефтяном бурении стали применять подвижный вращатель в сочетании с роторным). Роторный вращатель – «ротор» представляет собой диск, жестко установленный на упорном подшипнике на платформе установки, имеющий привод для вращательного движения от двигателя и имеющий центральное фигурное (обычно квадратное или шестигранное) отверстие. Поступательного осевого движения ротор не имеет. Для осуществления бурения через квадратное отверстие ротора пропускается ведущая труба такого же сечения. Вращение ротора передается на ведущую трубу и через нее на буровой снаряд, при этом она может свободно перемещаться в осевом направлении по мере углубки скважины или при подъеме снаряда. При этом длина хода перемещения зависит от длины ведущей трубы (до 6 – 8 метров). Сам роторный вращатель в регулировании осевой нагрузки на ПРИ участия не принимает.

Главная часть шпиндельного вращателя – шпиндель представляет собой пустотелый вал с одним на верхнем или двумя зажимными патронами на обоих концах, имеющий шлицы или шпоночную канавку на наружной поверхности. Верхняя часть шпинделя на подшипниках закреплена в подвижной траверсе (в самых старых станках была в «кремальере» смотри рис. 39, 40). Через коническую шестерню на шпиндель передается вращение, а шлицевое соединение с шестерней позволяет шпинделю перемещаться в осевом направлении. Ход перемещения шпинделя обычно составляет 40 – 60 см (в некоторых зарубежных станках ход шпинделя может быть до 1,1 метра). Вращение от шпинделя на буровой снаряд передается через ведущую трубу, обычно круглого сечения, жестко закрепляемой в шпинделе зажимным патроном. При этом, на ведущую трубу и далее на буровой снаряд и ПРИ, кроме вращения и крутящего момента, передается как осевое перемещение шпинделя, так и усилия, создаваемые на шпинделе (в отличие от вращателей роторного типа) механизмом подачи, соединенным со шпинделем.

Подвижный вращатель, В настоящее время в буровых станках применяется два вида подвижных вращателей: - верхнеприводный и проходной. Верхнеприводный подвижный вращатель не имеет сквозного отверстия для пропуска ведущей трубы и присоединяется к верхнему концу верхней трубы бурового снаряда (ведущей трубы здесь как таковой нет). В большинстве современных станков для бурения геологоразведочных скважин применяется «проходной подвижный вращатель» с зажимным патроном. В этом случае бурильная труба закрепляется во вращателе, так же как и в шпинделе. Вращение подвижный вращатель получает либо от вертикального вала – в основном в установках для неглубокого бурения, либо от двигателя, как правило, гидравлического, (но могут быть и ДВС и электромотор), установленного прямо на корпусе вращателя и перемещающегося вместе с вращателем в осевом направлении. Вращатель имеет скользящее зацепление со специальной мачтой или стойкой и может перемещаться вдоль нее на всю ее длину. Таким образом, ход вращателя зависит от длины вертикального вала или длины мачты (стойки), и может составлять от 1,2 до 5 – 8 метров. В некоторых зарубежных станках разведочного бурения ход подвижного вращателя достигает 12 метров («Purpose Drill» - 5000Drill, кстати, этот станок рассчитан на бурение разведочных скважин глубиной до 4700 метров!)

Регулирование осевой нагрузки на ПРИ осуществляется присоединенным к вращателю механизмом подачи.

. Второе принципиальное различие буровых станков и установок – по типу «подачи».Подача - создание и регулирование осевой нагрузки на ПРИ и одновременно осуществление поступательного движения бурового снаряда по мере углубки скважины. С учетом истории можно выделить следующие виды и разновидности типов подачи: - свободная ( в роторных буровых установках), ручная (рычажная старая и цепная современная в установках для неглубокого бурения), механическая цепная, механическая винтовая (дифференциальная) и гидравлическая.

Наиболее просто исполнена свободная (с тормоза лебедки) подача, характерная для установок роторного типа. При бурении такими установками осевая нагрузка на ПРИ создается весом бурового снаряда. Обычно бурение роторными буровыми установками ведется в мягких или слабых скальных породах, где не требуется больших осевых нагрузок на ПРИ. В начале бурения скважины, когда вес снаряда небольшой, или при встрече твердых пород, когда надо увеличить осевую нагрузку, в буровой снаряд включают УБТ. Когда же с увеличением глубины скважины вес снаряда станет больше нужной осевой нагрузки на ПРИ, лишнюю часть веса сдерживают натяжением троса тормозом лебедки. По мере углубки скважины трос сматывается с барабана лебедки, преодолевая усилие тормоза, так, что на ПРИ поддерживается нужная осевая нагрузка. Т.е. Fос.= Gснаряда – F_{ТОРМОЗА}.При двухструнной талевой оснастке

Fос.= Gснаряда – 2 Fтормоза. Управление величиной осевой нагрузкиздесьосуществляется вручную бурильщиком или специальным автоматом подачи. Контроль за величиной осевой нагрузки осуществляется по прибору, установленному на свободном неподвижном конце каната, закрепленном на основании установки. Схема свободной подачи приведена на рис. 37.

.

Рис. 37

Подача с тормоза лебедки может быть автоматизирована. Установка УКБ-8, предназначенная для бурения глубоких скважин при разведке твердых полезных ископаемых, но как типично роторная, имеет свободную подачу, т.е. осевая нагрузка на ПРИ создается только весом бурового снаряда. Однако, учитывая важность точного регулирования осевой нагрузки и скорости углубки особенно при алмазном бурении в твердых породах, в блок лебедки встроен автомат подачи. Его схема показана на рис.38.

Рис.38

Ручная рычажная подача была на первых отечественных буровых шпиндельных станках КА-2М-300 и КАМ-500 и на наиболее распространенных во всем мире в то время буровых станках фирмы Craelius. Принцип ее виден из рис. 40.

<4 5 678 9 10 >

Дата добавления: 2016-06-18; просмотров: 11588;

Поиск по сайту

Узнать еще