Установление структуры и основных параметров буровых установок.

Выбор категории, класса, вида и основных параметров буровой установки

Естественно, что для бурения разведочных, эксплуатационных, вертикальных или наклонных скважин различной глубины на суше, с поверхности воды и в других условиях не может существовать одна категория или один класс и вид буровой установки, хотя во всех случаях установка выполняет почти одинаковые функции. В то же время не представляется возможным для каждой конструкции скважин создавать специальную установку. Поэтому буровые установки должны обладать определенной универсальностью или допускать быструю модификацию и приспособляемость к конкретным условиям бурения непосредственно на промыслах. В связи с этим первой задачей проектирования буровой установки является выбор ее категории, класса, а затем вида.

Буровые установки делятся на две категории:

для бурения глубоких эксплуатационных и разведочных скважин;

1) для бурения неглубоких структурных и поисковых скважин.

Основные характеристики установок приведены в табл. 3.1. Установки первой категории отличаются от установок второй категории большей возможной глубиной бурения скважин, большим диаметром скважины, более тяжелыми бурильными трубами. Естественно, что мощность и максимально допустимая нагрузка на эти установки значительно выше, больше и их масса.

Буровые установки первой категории обычно перевозят с одной точки бурения на другую по частям (блоками) в зависимости от дорожных условий и транспортных средств. Установки второй категории выполняются мобильными, обычно все оборудование монтируется на одном шасси или нескольких самоходных или буксируемых гусеничных платформах.

Каждая категория буровой установки имеет несколько классов, которые обеспечивают наибольшую эффективность бурения скважин определенной глубины и конструкции. Поскольку каждой буровой установкой при определенной мощности ее двигателей, максимально допустимой нагрузке на крюке можно пробурить скважины различной глубины и конструкции, то для сравнительной оценки мощности и класса буровой установки для глубокого бурения принимают допустимую нагрузку на крюке и номинальную глубину скважины конечного диаметра 215 мм, которые могут быть достигнуты при использовании бурильной колонны с бурильными трубами диаметром 114 мм и массой 1 м труб 30 кг.

При работе с бурильными трубами других диаметров и массы глубина бурения этой же буровой установкой может значительно отличаться от ее условной глубины. Буровые установки для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения стандартизованы. ГОСТ 16293—82 (СТСЭВ 2446—80) предусматривает 11 классов буровых установок для бурения скважин глубиной 1250—12500 м и более.

Максимально допустимую нагрузку на крюк буровой установки выбирают в соответствии со следующим рядом по ГОСТ 1575—81 (в МН): 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0. При проектировании установки нового класса максимально допустимую нагрузку подъемного комплекса следует выбирать из приведенного ряда.

Вид буровой установки для одного и того же класса определяется рядом факторов: условиями бурения (равнина, горы, леса, болота, море, температура окружающего воздуха и ее колебания, сила ветра и др.); целью бурения (разведочное или эксплуатационное); типом скважины (вертикальная или наклонная); способом бурения (роторный или забойными двигателями); технологией бурения (гидравлическая мощность на забое; типы и свойства бурового раствора; метод спуска и подъема колонн); геологическими условиями бурения (характер буримых пород, возможные осложнения, аномальное пластовое давление, температура на глубине, степень агрессивности подземных вод).

Буровая установка должна обеспечивать наибольшую эффективность. Единицей продукции, производимой буровой установкой, является законченный куст скважин, скважина или каждый пробуренный метр. Мера производительности в определенных условиях бурения — коммерческая скорость, определяемая числом пробуренных установкой метров за месяц ее работы (м/ст.-мес), а мера производительности и эффективности установки— стоимость куста, скважины или 1 м в заданных условиях.

Очевидно, что скважину глубиной 1000 м можно пробурить с использованием установки, предназначенной для бурения более глубоких скважин, например для скважин глубиной 6000— 7000 м, но заранее можно сказать, что это неэкономично, а пробурить скважину глубиной 6000—7000 м с применением установки, предназначенной для бурения скважин глубиной 1000 м, естественно, невозможно. Во многих случаях пределы экономической целесообразности применения той или иной установки теоретически найти довольно трудно без соответствующего анализа ее параметров (характеристик и данных эксплуатации). Различные виды буровых установок, даже одного класса, могут иметь отличающиеся друг от друга параметры и характеристики отдельных машин и агрегатов. Параметры каждого агрегата выбирают: 1) на основе анализа результатов бурения скважины; 2) по конструкции скважины и условиям бурения, близким к тем условиям, для которых проектируется новая установка. После этого выбирают типовую конструкцию скважины и типовую технологию ее проходки и строительства.