Для разведки и добычи нефти и природного газа, залегающих глубоко в пласте, люди должны использовать различное буровое оборудование и инструменты для бурения твердого и сложного пласта. Это основная задача буровых работ. Для удовлетворения потребностей быстрого развития отечественной нефтяной промышленности необходимо бурить больше скважин, быстрее и качественнее, чтобы удвоить скорость бурения. По этой причине, мобилизуя все позитивные факторы, необходимо также обеспечить бурильщиков современным и высокопроизводительным буровым оборудованием и инструментами, а также использовать достижения современной науки и техники для обслуживания нефтедобывающих работ.

Буровое оборудование и инструменты для нефтяных месторождений включают в себя наземное буровое оборудование (буровые установки), буровые долота, бурильные колонны.

Буровая установка для нефтяных месторождений

1. Состав современной буровой установки представляет собой крупный комбинированный агрегат. В соответствии с потребностями бурения, промывки, подъема и спуска бурового инструмента в процессе бурения, комплект буровых установок должен иметь следующие системы и оборудование:

(1) Подъемная система: используется для подъема и спуска бурового инструмента, замены буровых долот и спуска обсадных колонн.
(2) Вращающаяся система: используется для привода бурового инструмента во вращение, разрушения породы и углубления скважины.
(3) Циркуляционная система: используется для циркуляции бурового раствора для очистки забоя скважины и выноса разрушенной породы, обеспечивая непрерывное бурение.
(4) Силовое оборудование: в основном используются дизельные двигатели для привода силового оборудования, такого как лебедки, вертлюги и буровые насосы. Некоторые буровые установки также приводятся в действие двигателями переменного или постоянного тока.
(5) Трансмиссионная система: основная задача - передача и распределение энергии силового оборудования к каждому рабочему механизму.
(6) Система управления: для организации согласованной работы различных систем используется разнообразное контрольное оборудование, такое как механические, гидравлические или электрические устройства управления, централизованные пульты и приборы наблюдения и регистрации в комплекте буровых установок.
(7) Основание: включая основание буровой вышки, основание машинного отделения и основание бурового насоса.
(8) Вспомогательное оборудование: как правило, включает в себя устьевое предохранительное оборудование, оборудование для сжатия воздуха, вспомогательное электрогенерирующее оборудование, вспомогательное подъемное оборудование, устьевые инструменты и передвижные дома и т.д.

Устьевые инструменты

Для подъема, спуска и разгрузки бурового инструмента необходимы ручные устьевые инструменты, такие как клещи, элеваторы и упоры.

Подвесной зажим состоит из нескольких зажимных головок и рукояток, инкрустированных зубчатыми пластинами, которые соединены друг с другом шарнирами. Клещи используются для отвинчивания соединительной резьбы различных подземных инструментов, таких как бурильные колонны из бурильных труб, утяжеленных бурильных труб и т.д. Клещи используются парами (один прямой и один обратный) внутри и снаружи, а канат «кошачья голова» используется для поворота застежки.

Элеватор используется для подвешивания, подъема и спуска бурильной колонны. Внутренний диаметр элеватора немного больше наружного диаметра бурильной трубы, но меньше наружного диаметра соединения бурильной трубы. Во время работы соединение бурильной колонны заклинивается для облегчения спуско-подъемных операций.

Бурильная колонна в скважине должна быть временно подвешена на вращателе при навинчивании или отвинчивании бурильной колонны. Упоры, установленные в втулке вращателя, используются для блокировки бурильной трубы и подвешивания бурильной колонны.

С быстрым увеличением количества глубоких скважин, твердых пород и морского бурения, объем работ по спуско-подъемным операциям значительно увеличился.

Упомянутые выше ручные устьевые инструменты необходимо срочно модернизировать из-за их высокой трудоемкости, низкой эффективности работы и небезопасности. В настоящее время в буровом производстве широко используются различные виды силовых клещей и силовых упоров. Скорость подъема и спуска бурового инструмента ускоряется, снижается трудоемкость рабочих, закладывается основа для дальнейшей реализации полной механизации и автоматизации буровых работ.

При бурении высоконапорных нефтегазовых пластов при использовании устьевого предохранительного оборудования может произойти выброс, что может привести к серьезным авариям. Для контроля выброса бурового раствора, нефти, газа и воды при выбросе, обычно устьевое предохранительное оборудование устанавливается под буровой вышкой. В настоящее время буровые установки отечественного и зарубежного производства оснащены полным комплектом совершенной системы устьевого предохранительного оборудования.

Как правило, каждая буровая установка оснащена 3-4 комплектами устьевого предохранительного оборудования, такими как противовыбросовые затворы, вращающиеся противовыбросовые затворы и универсальные противовыбросовые затворы. Противовыбросовые затворы бывают трех типов: однозатворные, двухзатворные и трехзатворные. Конструкция затвора имеет три типа: глухой затвор, затвор с отверстием и ножницевый затвор. Сердцевиной затвора с отверстием является отверстие. При возникновении выброса во время бурения можно закрыть кольцевое пространство между бурильной колонной и обсадной колонной, чтобы предотвратить выброс бурового раствора, нефти, газа и воды из скважины. Он также называется противовыбросовым затвором бурильной колонны.

Противовыбросовой затвор с глухим затвором также называется полностью закрывающим противовыбросовым затвором. Его сердцевина может напрямую герметизировать устье скважины и используется, когда на устье скважины нет бурильной колонны. Ножницевый затвор может отрезать трубу в скважине в чрезвычайной ситуации, чтобы обеспечить безопасность устья скважины.

Конструктивной особенностью вращающегося противовыбросового затвора является то, что его резиновая сердцевина может вращаться вместе с бурильной колонной, плотно удерживая бурильную колонну, так что она может удовлетворять технологическим требованиям бурения с боковым соплом, одновременно герметизируя кольцевое пространство между бурильной колонной и обсадной колонной. Резиновая сердцевина универсального противовыбросового затвора может герметизировать любой буровой инструмент в течение нескольких секунд, выигрывая ценное время для спасения.

Когда буровая установка оснащена противовыбросовым затвором, вращающимся противовыбросовым затвором и универсальным противовыбросовым затвором, они могут использоваться отдельно или совместно, что позволяет реализовывать новые технологии бурения, такие как бурение с промывкой, спуско-подъемные операции и бурение с обратной циркуляцией. Большинство противовыбросовых затворов оснащены ручными и гидравлическими устройствами управления для дистанционного управления в чрезвычайных ситуациях.