Для чего используются буровые установки и как происходит их монтаж

Этапы монтажа и демонтажа буровых установок

Прежде чем приступать непосредственно к бурению выработки под скважину (не важно, под что именно — воду, нефть или газ) — требуется должным образом подготовить оборудование к работе. Процесс это крайне важный — ведь от правильности монтажа будет зависеть и качество самого процесса бурения скважин.

Собранная и готовая к работе буровая вышка

В данной статье будут рассмотрены основные технологии и методы монтажа и демонтажа стационарного и мобильного бурового оборудования.

1 Монтаж буровых вышек

Монтаж крупногабаритных стационарных буровых установок достаточно сложный и трудоемкий процесс, который должен выполнять исключительно квалифицированными рабочими. Чаще всего для этого нанимаются вышкомонтажные бригады, обладающие специальным подъемным оборудованием, что позволяет осуществить монтаж оборудования в кратчайшие сроки.

Существуют три основных метода монтажа стационарного бурового оборудования: поагрегатный монтаж, сборка мелкими блоками, и монтаж крупными блоками.

Перед началом монтажа любой конструкции необходима подготовка участка, на котором она будет расположена. Для этого требуется снять верхний слой грунта, чтобы устранить естественный уклон местности и выровнять территорию.

В радиусе пятидесяти метров от расположения буровой вышки необходимо выкосить травяное покрытие, и очистить эту зону от любых пожароопасных веществ. Если буровое оборудование монтируется в черте населенного пункта, то необходимо выполнить ограждение рабочей площадки проволочной сеткой, либо любим другим забором, который будет ограничивать доступ к механизмам.

Также нужно обеспечить беспроблемный доступ транспортных средств, для подвоза к месту расположения буровой вышки инструментов и материалов. В ситуации, когда вышка расположена в труднодоступной местности, рациональным будет обустройство грейдерной дороги без асфальтного покрытия, или любой другой быстро создающейся дорожной ленты.

Оптимальным вариантом монтажа буровых вышек является использование автомобильного крана К-162, который оборудован инвентарной вставкой телескопической стрелы, что дает возможность, помимо установки оборудования, также выполнять обустройство каркасов укрытия.

Использование крана для сборки буровой вышки

Для расположения малогабаритных буровых установок создаются специальные залитые бетоном сборочные площадки.
к меню ↑

1.1 Агрегатный метод

Данная технология предусматривает индивидуальный монтаж каждого элемента буровой установки. В основном агрегатный метод используется для первичного монтажа новых буровых вышек, которые выходят с завода в виде отдельно транспортирующихся элементов.

На практике использование агрегатного метода, как основного способа для установки вышек не оправдано, так как в сравнении с блочным способом он требует гораздо больших затрат времени и труда.

Этот метод выступает в качестве основного способа осуществления ремонтных работ на буровых установках, когда выполняется демонтаж отдельно взятого вышедшего из строя агрегата, и замена его на исправно функционирующий аналог.

Этапы агрегатного монтажа:

  • Установка каркаса буровой вышки;
  • Установка элементов бурового оборудования;
  • Установка бурового насоса, и устройств создания и очистки раствора для бурения;
  • Монтаж спуско-подъемных механизмов;
  • Монтаж пневматического управления.

1.2 Мелкоблочный метод

Согласно данному способу буровая вышка собирается из отдельных блоков, которые состоят из нескольких агрегатов, связанных друг с другом кинематическим соединением, что предварительно устанавливаются на часть металлического каркаса буровой установки.

После создания буровой площадки такие блоки просто соединяются между собой в определенной последовательности, что обуславливает уменьшение трудоемкости и затрат времени на установку оборудования.

Сборка буровой вышки

На практике, стационарные буровые установки, при данном методе монтажа, составляются из 10-20 отдельных блоков. Которые обладают размерами, позволяющими свободную транспортировку блоков посредством обычного грузового транспорта на дорогах общего назначения.
к меню ↑

1.3 Крупноблочный метод

Согласно данному методу буровая установка делится на 3-4 основных блока. Наиболее часто встречающееся разделение: лебедочный блок, насосный блок, блок привода. Лебедочный блок содержит – бурильный ротор, привод ротора, лебедку и её привод, дополнительную лебедку, буровой ключ.

Приводный блок состоит из силовых агрегатов (функционирующих на дизельном топливе, либо электромоторов), цепного редуктора и трансмиссии. В третьем блоке размещены два буровых насоса.

Эти части оборудования крепятся к каркасу буровой вышки, к которому присоединены и остальные вспомогательные механизмы.

Весь монтаж заключается в поэтапной установке блоков на фундамент площадки с помощью крана, и последующего соединения их систем коммуникаций.

В сравнении с методом монтажа оборудования мелкими блоками, эксплуатация крупноблочной технологии дает следующие преимущества:

  • Минимальное количество блоков;
  • Сокращение срока монтажа, вследствие небольшого объема работ;
  • Упрощение фундамента под сборочную площадку.

Единственным существенным минусом крупноблочного метода, который выплывает из уменьшения количества блоков, является увеличение их размера, что требует применения специального транспорта (тяжеловозов) для перевозки блоков.

Сборка буровой вышки

1.4 Обкатка оборудования

После монтажа буровой вышки выполняется проверка всех её основных узлов:

  • Мест соединения бурового вертлюга с шлангом;
  • Роторный механизм;
  • Надежность закрепления спуско-подъемных конструкций;
  • Регулировка элементов АСП-механизмов.

Также необходимо удостоверится в наличии всего вспомогательного инвентаря: противопожарного инструмента, средств техники безопасности, аварийного инструмента.

Обкатка бурового оборудования должна выполняться на холостом ходу, без какой-либо дополнительной нагрузки. Силовые агрегаты проверяются на предмет бесперебойной работы трансмиссии, расхода топлива, своевременность реакции на управляющие элементы, также проверяется температура и внутреннее давление системы подачи смазки.

После того, как эксплуатация вышки завершена, демонтаж буровой установки осуществляется согласно методу, по которому осуществлялась сборка конструкции.

В случае использования блочных способов, выполняется рассоединение и демонтаж конструкции в обратном, относительно сборке, порядке.
к меню ↑

2 Мобильные буровые установки

Развертывание мобильных установок (машин для бурения) начинается со сборки и подъема буровой колонны. Для этого, на заранее подготовленной площадке, все её элементы раскладываются и соединяются между собой. На крайнюю часть колонны устанавливаются специальные однороликовые блоки, к которым крепится талевая система из штроп.

С помощью натяжения талевой системы осуществляется перемещение буровой колонны и придание ей необходимого пространственного положения.

Малогабаритная буровая установка

Очень важно контролировать движение колонны по всей амплитуде, так как только она пройдет ось центра тяжести, вышка начнет крениться под действием собственного веса. Противодействие опрокидыванию осуществляется с помощью специальной системы оттяжек.

По завершению подъема колонна закрепляется посредством фиксации стяжными лебедками. Для оптимальной устойчивости вышки рекомендуется использовать четыре стяжных каната из стали, диаметр которых не меньше 10 миллиметров. Канаты закрепляются на предпоследний участок буровой колонны, и разводятся по диагоналям условного квадрата.

После того как вышка поднята и зафиксирована, выполняется монтаж передней части бурового блока. Дальше устанавливается подрамник, выполняется настройка необходимого уровня рамы буровой установки. Выкатывается ведущая тележка, под которую подкладываются опорные брусья. Выбирать место расположения бурового ротора необходимо с помощью отвеса, который опускается с верхнего основания колонны на центр её нижнего основания.

Далее выполняется монтаж бурового насоса, и обустраиваются ямы-отстойники для глинистого раствора. Устанавливается циркуляционная система для его подачи.

После того как эксплуатация завершилась, свертывание вышки начинается с демонтажа одной из фиксирующих растяжек, после чего она выводится из вертикального положения. Талевая система постоянно должна находиться в свободном растянутом положении, и не блокировать опускание колонны. После того как вышка прошла центр тяжести, дальнейший спуск выполняется с помощью лебедки (которая установлена на трактор).
к меню ↑

Применение буровых установок в газо- и нефтедобыче

Буровая установка представляет собой разновидность оборудования, которое применяется для создания, углубления и прочистки скважин для добычи полезных ресурсов (нефть, газ). Применение устройства возможно в комплексе с дополнительным и вспомогательным оборудованием. Любая установка оснащается главным приводом; это может быть дизельный привод с трансмиссией механического типа либо электропривод с цифровой схемой регулировки. Некоторые модели комплектуются приводом на ротор независимой конструкции. Кинетическую основу устройства представляет механизм для бурения, а динамическую – механизм подъемника. Источник нагрузок и воздействий динамического типа проявляется в виде удара, который появляется при подхвате трубной колонны и переходе каната на новый слой.

Все буровые установки состоят из комплекса сооружений, предназначенных для совместной работы:

  • Оборудование для спуска и поднятия: лебедки, краны, крюки.
  • Оборудование для перегона и циркуляции жидкости: насосы, емкости, вертлюжные элементы.
  • Сооружения для процесса бурения: вышки, мосты, стеллажные конструкции.
  • Устройства, предохраняющие от выбросов жидкости и газа.
  • Оборудование, предназначенное для создания бурового раствора: специальные насосы, воронки, мешалки с гидроприводом.
  • Устройства силового типа (двигатели различной конструкции).

Область применения буровых сооружений

В сфере газо- и нефтедобычи буровая установка используется в следующих случаях:

  1. При создании скважин, чья глубина не превышает 25 метров, а также бурении скважин с диаметром до 20 см, которые обычно устраиваются при исследованиях почвы и горных пород.
  2. При бурении скважин с глубиной до 0,6 километра, которые используются в качестве инструмента разведки при изучении пластов на наличие твердых полезных ресурсов.
  3. При создании скважин, чья глубина доходит до 6 километров. Такие скважины организуются для разработки нефтяных и газовых месторождений, а также в случае проведения глубинной сейсмической разведки.
  4. При бурении особо глубоких скважин: их протяженность составляет до 15 километров, и они делаются для разработки свежих мест с содержанием нефтяных и газовых продуктов.
  5. При создании скважин для водоснабжения.
  6. В ходе работ по капремонту промышленных скважин.
  7. В процессе испытания скважин на наличие в них полезных жидких и газообразных ресурсов.
Читайте также:  Тонкости и требования к перевозке мебели: особенности упаковки разных материалов

Буровая установка может иметь разную конструкцию в зависимости от того, для чего она будет применяться. Установки классифицируются по данному критерию следующим образом:

  • Буровые устройства для проведения исследований в области инженерной геологии при возведении строений.
  • Буровые установки для организации систем водоснабжения, теплоэнергетических сооружений и для работ в гидрогеологии.
  • Буровые установки для создания свайных фундаментов, анкеров и прочих несущих элементов.
  • Буровые установки для геологической или сейсмологической разведки.
  • Буровые устройства для создания ЛЭП.

Конструкция оборудования для бурения

Любая буровая установка содержит несколько типов органов, которые отличаются по принципу действия и целям.

Основные органы бурильного сооружения:

  1. Исполнительные части, которые также обозначаются главными или ключевыми. К ним относят лебедочное оборудование, роторы, подъемные вышки, вертлюжное оборудование, насосы бурового типа, а также системы для циркуляции жидкости.
  2. Органы для обеспечения сооружения энергией: электрические, бензиновые или дизельные моторы, приводы различного типа, гидравлическая система, пневматические устройства.
  3. Дополнительные части (вспомогательного типа). К ним относятся механизмы для транспортировки, металлические изделия, запасные лебедки, осветительные приборы, средства по отоплению, водоснабжению и т.д.
  4. Информационные органы, которые отвечают за регулировку, корректировку и отслеживание параметров процесса бурения.
  5. Органы управления.

Особенности главных органов бурильной установки

Буровая вышкаявляется главным узлом во всем оснащении установок, и к числу ее функций относятся следующие задачи:

  • Поддержка колонны на талевом устройстве.
  • Операции по спуску и подъему, при которых используются трубы различного вида (обсадные, а также изделия для бурения).
  • Расположение в стволе самих труб для процесса бурения.

Классификация вышек возможна по нескольким критериям. По назначению сооружения подразделяются на устройства для капремонта различных скважин, а также другого оборудования, устройства для морских установок под бурение, буровых сооружений мобильного типа (передвижные установки) и устройства для стационарных буровых конструкций. По строению вышки могут быть мачтового типа или в виде башен.

Другим видом важного оборудования для бурения являются лафеты: это навесные устройства, которые устанавливаются на экскаваторную технику. Масса лафета может составлять от 10 и более тонн. Конструкция лафета состоит из ходовой части, которая работает от мотора гусеничного типа со встроенным тягловым механизмом, имеющим гидравлическую схему устройства. Навесной лафет может использоваться в работе по уплотнению грунтовых слоев, бурении, которое осуществляется посредством пневматического ударного оборудования, и при бурении под установку свай и анкеров.

Роторные механизмыявляются еще одним важным элементом буровых установок любого типа. Данные устройства используются для вращения инструмента, а также поддержки бурильной колонны в процессе создания скважины.

Для спуска и подъема оборудования на буровую установку ставится лебедка. Данный механизм может применяться для манипуляций с обсадными и буровыми трубами, передаче вращательного момента на конструкцию ротора, а также передаче того или иного инструмента в зону забоя.

Использование бурильных установок имеет весьма широкий спектр применения. За счет того, что с ними может применяться различное дополнительное оборудование, бурильные сооружения распространены в разных сферах деятельности человека, в том числе в нефтедобыче.

МОНТАЖ БУРОВЫХ УСТАНОВОК

Агрегатный метод монтажа

Этот метод заключается в индивидуальном монтаже агрегата, строительстве отдельных объектов и сооружения буровой установки фундаментах однократного использования, после монтажа всех агрегатов на фундаментах производится их кинематическая увязка в соответствии с монтажной схемой. При переходе буро­вой установки на новую точку все агрегаты демонтируют, нарушают кинематические связи между ними, разбирают сооружения и перевозят всё россыпью на новое место. Перевозка производится универсальным транспортом, на новом месте снова строят фундаменты, сооружения, монтируют буровую установку.

Буровая установка – это комплекс специализированных сборочных единиц выполняемых в процессе бурения определённые функции. При данном методе монтажа сборочными единицами является отдельные агрегаты на фундаменте разового использования с последующей кинематической увязкой в соответствии с монтажной схемой. При этом методе монтажа после проведения планировочно-разбивочных и подготовительных работ завозятся все агрегаты буровой установки, вышку или её детали, все необходимые строительные материалы, грузоподъёмные механизмы и специальные устройства необходимые для монтажа буровой установки. Всё оборудование и материалы располагают в определённом порядке обеспечивающим рациональную последовательность сборки и монтажа буровой установки. В зависимости от принятой схемы расположения оборудования и привышечных сооружений подготавливают рабочую площадку соответствующих размеров. После завоза и расположения всего оборудования на рабочей площадке вышкомонтажная бригада приступает к строительству. Работа выполняется в несколько этапов:

– монтаж буровой вышки, привышечных и наземных сооружений буровой;

– монтаж бурового оборудования;

– монтаж буровых насосов и оборудования для приготовления и очистки бурового раствора;

– монтаж механизмов для спуско-подъёмных операций;

Мелкоблочный метод монтажа

Буровая установка монтируется из блоков, блоки представляют два или более агрегата, кинематически связаны между собой, предварительно собранных на металлических основаниях или санях-основаниях. Мелкие блоки перевозятся с основаниями с помощью специальных транспортных средств (платформа ПП-40Бр), гусеничные или колёсные тележки, тяжеловозы. Сани основания служат транспортным средством перебазирования с помощью тракторов, а в рабочем положении являются частью фундамента.

При этом методе монтажа отдельные объекты и привышечные сооружения объединяют в группы и крепят на специальных основаниях. В результате вся буровая установка представляет собой отдельные блоки, соединённые на площадке будущей буровой. Основания предназначаются для монтажа на них отдельных агрегатов, коммуникаций и укрытий буровой установки, а также для транспортировки закреплённого на них оборудования с одной точки бурения на другую. Размеры блока позволяют транспортировать их на специальных транспортных средствах по существующим дорогам или волоком тракторами. По сравнению с расчленённым методом монтажа мелкоблочный характеризуется меньшей трудоёмкостью и длительностью, более низкой себестоимостью и меньшим износом. Но метод строительства мелкими блоками не соответствует современному скоростному режиму бурения. Темпы бурения вызывают необходимость значительного сокращения сроков строительства и монтажа буровых. Дробление буровой установки на большое число блоков снижает эффективность строительства, так как увеличивается время на установку блоков и их взаимную увязку. Число перевозимых волоком блоков составляет от 7 до 16, такое дробление вызвано ограниченной мощностью тракторов и затруднением транспортировки волоком тяжеловесных блоков. Процесс мелкоблочного строительства сводится к комплексу подготовительных и монтажных работ. Блоки устанавливаются в определённой последовательности, блоки основания затаскиваются и устанавливаются без применения грузоподъёмных механизмов. По мере освоения мелкоблочного строительства буровой установки, наметилась тенденция к укрупнению блоков и сокращению их числа.

Крупноблочный метод монтажа

Этот метод заключается в том, что монтаж буровой установки сводится к соединению 2-3 крупных блоков включающих в себя основное технологическое обору­дование, расположенное и кинематически увязано на мощных металлических основаниях.

Крупноблочным монтажом называется монтаж буровой установки и привышечных сооружений на транспортабельных крупных блоках с использованием для их передвижения специальных тяжеловозов, а для механизации монтажа – передвижных подъёмных кранов, при этом предусматривается широкое применение строительно-монтажных механизмов для механизации земляных и строительных работ. Крупный блок – это передвижное сооружение в состав которого входит определённая группа агрегатов буровой установки с укрытиями и коммуникациями смонтированными на массивном металлическом основании в общую технологическую схему.

Крупноблочный метод монтажа предусматривает:

– изготовление крупноблочных оснований и транспортных средств в заводский условиях;

– сборку крупных блоков – монтаж агрегатов на основаниях;

– транспортировку крупных блоков к месту монтажа;

– крупноблочный монтаж буровой установки на последующих точках бурения.

Буровую установку расчленяют на 2-3 крупных блока массой 60-130 тонн, перевозимых на тяжеловозах. При перевозке блоков все коммуникации и кинематические связи, а также укрытия на каждом блоке не нарушаются. Монтаж буровой установки сводится к установке крупных блоков на фундаменты и соединению коммуникаций между ними. Комплект крупных блоков универсальной монтажеспособности состоит из следующих блоков: вышечно-лебёдочный блок, включающий сборное из мелких блоков основания, на котором смонтирована вышка с талевой системой, вертлюг, ротор, спускоподъёмный инструмент, вспомогательная лебёдка, пульт управления бурильщика, АКБ, крепления неподвижного конца талевого каната, пневмораскрепитель, лебёдка с приводом.

Эффективность применения крупноблочного метода зависит от:

– расстояния между точками бурения;

– объёма буровых работ;

– отсутствия большого количества воздушных линий;

– отсутствие наземных и подземных конструкций;

Способы монтажа установок для бурения скважин

Добыча основных стратегических ресурсов Российской Федерации – нефти и газа осуществляется при помощи буровых установок, которые прорезают земную твердь на нужную глубину, чтобы можно было использовать скважину для выкачивания полезных ископаемых. Этот процесс требует довольно много времени, так как вначале проводится предварительная геологическая разведка, потом бурится тестовая скважина, исследуются взятые пробы земных пород, а лишь затем уже принимается решение о целесообразности ведения разработки на выбранном месте.

Читайте также:  Дверные ручки с замком: материал изготовления, выбор и преимущества

Монтаж буровых установок является довольно простым процессом, так как все конструкции разработаны таким образом, чтобы их можно было быстро собирать небольшими силами. Также каркас создан с учетом того, чтобы его можно было использовать много раз, потому что изготовление одноразовых элементов обходилось бы слишком дорого, что влияло бы на увеличение себестоимости добычи.

Процедура монтажа оборудования для добычи полезных ископаемых скважинным методом

Для сверления тестовой скважины используется мобильная установка, которая передвигается на транспортной платформе. Таким способом можно за один день обрабатывать большую площадь, чтобы не приходилось постоянно монтировать и размонтировать агрегат. Временные потери при ведении любого производства недопустимы, так как влекут за собой лишние финансовые издержки.

Поэтому все нужно делать оперативно и без лишних манипуляций. Монтаж мобильных буровых установок не требуется, потому что они устанавливаются на передвижную платформу еще на заводе. Необходимо лишь перевести их из транспортного положения в рабочее, на что уйдет не более 10 минут. После этого сразу можно начинать процедуру бурения и выемки земной породы с разной глубины для исследования наличия в составе каких-либо интересных минералов для промышленности.

Что касается методов монтажа установок для бурения стационарного типа, то здесь выделяют несколько разновидностей. Их применимость напрямую зависит от условий рельефа и предполагаемых объемов добычи. Очень важно, чтобы агрегат мог без проблем выполнять заданный объем работ, потому что в случае отставания от плана компания будет нести убытки, а допускать этого никак нельзя, так как невыгодная добыча ресурсов стимулирует снижать объемы, что может приводить к дефициту ресурса на рынке и его резкому подорожанию. В условиях тесной взаимосвязи всех мировых экономик – это может полечь за собой серьезные кризисные явления, от которых проиграют практически все страны мира.

На практике применяются следующие способы монтажа буровых установок:

1. Монтаж мелкими блоками с последовательным присоединением отдельных агрегатов:

  • установка сборного фундамента и легкосплавных опор, которые соединяются между собой разъемным способом при помощи болтов;
  • установка роторно-лебедочного блока, который будет осуществлять спуск и подъем рабочего механизма в пределах скважины;
  • Монтаж дополнительных вспомогательных сооружений, которые будут обеспечивать дренаж, свободный доступ транспортных средств к вышке, защиту объекта от несанкционированного доступа.

2. Монтаж цельной установки, который возможен только с мелкогабаритными агрегатами. Он подразумевает, что оборудование доставляется к месту работы в уже собранном виде, после чего его при помощи автокранов поднимают в вертикальное положение и устанавливают на заранее подготовленный фундамент.

Чтобы понять все тонкости процесса, стоит посмотреть монтаж бурового оборудования на видео. Ролик будет очень интересным и познавательным. Стоит отметить, что рабочую площадку нужно предварительно подготавливать, выкашивая с нее всю траву и убирая легковоспламенимые предметы. Также нужно делать ее практически ровной, чтобы не пришлось сильно регулировать положение вышки за счет калибровки конструкции. В труднодоступные места собранные агрегаты иногда доставляются при помощи вертолетов.

Установка вспомогательных элементов

При установке добывающего оборудования не стоит забывать и о системах обеспечения, без которых не будет работать ни одна машина. Поэтому осуществляется еще целый ряд дополнительных операций, без которых не получится ввести объект в эксплуатацию. Самыми главными являются сооружения для обеспечения безопасности, так как нефть и газ относятся к категории горючих и взрывоопасных веществ, на производстве должны быть полностью исключены случаи применения огня непосредственной близости от скважин.

Также должна быть правильно проведена и подключена проводка, так как любое короткое замыкание может вызвать катастрофу техногенного характера на огромной площади. Монтаж и эксплуатация электрооборудования буровых установок проходит так:

  • 1. Производится расчет необходимой мощности, чтобы хватало на питание всего объекта с учетом возможных критических нагрузок.
  • 2. Выбирается линия для подключения или же устанавливается автономная станция.
  • 3. Делается разводка проводов, причем используются только кабеля с максимальной защитой и огнестойкой изоляцией, которая не нарушит своей целостности даже при условии контакта с открытым огнем.

Только при таком подходе можно обеспечить себе полную безопасность.

Демонтаж буровой установки производится в обратном монтажу порядке. Только стоит учитывать, что в процессе эксплуатации определенные элементы будут сильно изношены, так что уже не годятся для повторного использования. Их нужно будет заменить на новые аналоги.

Буровые работы

В современном строительстве особого внимания заслуживают буровые работы. Они являются комплексом действий, которые направлены на создание скважин инженерного, эксплуатационного, технического, строительного, геологического и другого назначения. Они также могут включать подготовительные работы, возведение наземных дополнительных конструкций и коммуникационных сетей, монтаж и демонтаж специализированного оборудования. Бурение является технологическим процессом воздействия на горные породы или грунты в лобовой части скважины с целью их разрушения. Это процесс образования земляных выемок цилиндрической формы и подачи на поверхность продуктов разрушения.

Если буровые работы – это непрерывные процессы, то бурение отличается цикличностью. Операции по разрушению пород забоев буровыми инструментами ( при помощи долота или коронки) сменяются очищением стволов посредством сжатого воздуха и подъёмом бурильных колонн для того, чтобы производить замену рабочих органов или ремонт, крепить ствол при помощи обсадных труб и прочие действия. Скважина – это выработка в горной породе или грунтах, которая имеет цилиндрическую форму. Ширина скважины намного меньше, чем ее глубина. Верх выработки – это устье скважины, стенки формируют ствол, а днище – забой. Бурение может иметь различное направление, масштабы и функциональное назначение. Также для него может использоваться разнообразное оборудование, отличающееся различными техническими характеристиками. Скважины необходимы для многих отраслей деятельности современного человека:

  • поиска и разведывания мест залегания полезных ископаемых разного происхождения;
  • их добычи (твердых, жидких и газообразных);
  • изучения особенностей грунтов и горных пород;
  • установки оборудования;
  • выкачивания воды;
  • закрепления грунта, устройства почвенных анкеров, цементации и усиления оснований под фундаментные конструкции;
  • шпунтовых ограждений котлованов и траншей.

Учитывая огромные масштабы загородного строительства, особого внимания заслуживают такие виды буровых работ, как бурение на воду. Они дают возможность обеспечить строения индивидуальными средствами водоснабжения. Работы представляют собой комплекс высокотехнологичных операций, которые требуют тщательной подготовки, высокого уровня инженерных знаний и наличия специализированного профессионального оборудования. Бурение на воду может осуществляться на глубину до 30 м («на песок») и более («на известняк»).

Песчаные скважины пробуриваются исключительно до песчаных водоносных горизонтов. Такая вода, как правило, не используется в качестве питьевой, а только для хозяйственных нужд или полива. Однако, при помощи использования новейшего фильтрационного оборудования, можно добиться относительно высоких качественных показателей такой воды. Что касается бурения «на известняк», то оно представляет собой более сложную и трудоемкую работу и предполагает использование двух обсадных труб. Одна из них необходима для защиты от обрушений почвы, а вторая – для прокачки при помощи скважинного насоса.

Способы и технологически особенности бурения

На сегодняшний день выделяют несколько групп способов бурения. Они бывают механическими, физическими и ручными. Наибольшую популярность получили механические методы, при которых используются станки и машины ручного типа. К физическим способам можно отнести термический, гидравлические, электрогидравлические, ультразвуковые и другие, которые еще не получили широкого распространения. Ручное бурение может использоваться для грунтов, которые отличаются минимальной твердостью и плотностью.

Каждый из указанных способов бурения требует более подробного описания:

  • вибрационное бурение (до 40 м) – подходит для песчаных и глинистых пород. Первый вариант предполагает собственно вибрационное бурение, а второй — виброударное. Суть вибрационного бурения состоит в том, что в результате вибрирования существенно снижаются показатели механического сопротивления породы, что обеспечивает возможность максимально быстрого погружения в грунт. Виброударное же бурение предполагает погружение инструмента под воздействием частых ударов, поэтому используется для грунтов, обладающих высоким лобовым сопротивлением;
  • термическое бурение (до 22 м) – предполагает сжигание пород при температуре около +2000°С, которая обеспечивается специальной горелкой. Отличается высокой производительностью и скоростью, а также надежностью;
  • гидравлическое бурение (до 8 метров) используется в легком суглинке и водонасыщенной почве. Вода под давлением разрушает породы, остатки которых выводятся с водой вдоль скважины;
  • роторное бурение (до 100м) используется для обустройства скважин диаметром до 230 мм. В процессе работы подается вода или раствор глины, которые удаляются на поверхность вместе со шламом, создавая лучшие условия для работы. Отличается высокой производительностью (на 300% выше, чем вибрационного), скоростью и относительно низкой стоимостью;
  • шнековое бурение (до 100м) – может проводиться сплошным или кольцевым забоем;
  • вращательное бурение (до 100м) – может быть колонковым или роторным. Можно проводить как с промывкой водой, так и с пневматическим охлаждением;
  • ударное бурение (до 50 м) – используются станки ударно-канатного действия, оборудованные различным инструментом – долотом, забивным стаканом, желонкой, ударной или раздвижной штангой, канатным замком и канатом
  • алмазное бурение используется для того, чтобы вскрывать твёрдые строительные материалы: бетон, гранит, кирпичные стены и каменные основания;
  • ударно-вращательное бурение (до 50м) используется в условиях твердых пород.
Читайте также:  Советы по обустройству дизайна интерьера кабинета психолога: правила расстановки мебели

Существуют и другие способы бурения, однако они не получили большого распространение из-за того, что не до конца разработаны и отличаются дороговизной, поэтому в больших масштабах не используются.

Практическое применение бурения

Бурение необходимо в различных сферах деятельности, особенно в строительстве. Данный тип инженерно-геологических изысканий играет очень важную роль на этапе проектировки будущих сооружений и перед закладкой фундаментных конструкций. Разрабатывается проект, при котором информация о физико-химическом составе грунтов позволяет аргументировать целесообразность застройки зоны, этажность зданий и расстояние до других объектов. Бурение при земляных работах позволяет гарантировать устройство надежного фундамента, так как исходя из полученных аналитических данных, подрядчики определяют тип и количественные характеристики стройматериалов, оптимальное для строительства время года и другие особенности.

Комплекс буровых работ проводится также и с целью повышения надежности фундамента разных сооружений. Большинство зданий подвергаются негативным факторам внешнего типа – как механическим, так и химическим, связанным с сейсмическими и природными процессами. При этом повреждения фундамента являются наиболее опасными, поэтому их крепление требует кардинальных мер. Эти технические задания можно решить в результате внедрения буроинъекционных свай, для чего по всему периметру пробуриваются выемки нужной глубины, которые заполняются бетонными растворами при помощи бетонных компрессорных установок. Высокое давление толкает смесь в полости, образуя монолитное соединение – при этом сваи способны принимать на себя часть нагрузок сооружения, способствуя укреплению изоляционного слоя.

Кроме того, скважины необходимы для:

  • добычи питьевой воды;
  • обустройства шпунтовых ограждений – они имеют место для строительства зданий в больших городах, так как при их использовании полностью отсутствуют вибрационные процессы. Ограждение предотвращает попадание грунтовых вод в рабочие зоны и исключает влияние на фундамент соседних зданий. Оно может быть как временным, так и постоянным. Технология предполагает строительство стен, удерживаемых сваями из дерева или железобетона – такой способ укрепления грунта способен выдерживать большие нагрузки и обеспечивать безопасность проведения строительства возле многоэтажных сооружений;
  • устройства свай буронабивного типа – строительных скважин, которые усиливаются металлическими каркасами и заполняются цементными растворами. Их использование позволяет существенно армировать фундаментные конструкции, и значительно продлевать эксплуатационные сроки сооружений. Данные технологические процессы особенно востребованы на водянистых грунтах, где простой ленточный фундамент не способен справиться с природными воздействиями;
  • бурения скважин для тепловых насосов;
  • бурения промышленных выемок и других отраслей.

Это очень важный тип работ, который используется многими подрядчиками, однако доверять их лучше всего только профессионалам икомпаниям, предлагающим современное оборудование, которое играет важнейшую роль при произведении бурения.

Буровые установки

Большая часть буровых установок оснащается механизированным приводом, поэтому может быть использована для бурения на достаточную глубину. Они отличаются высокой производительностью и мощностью, поэтому подходят для решения технологических задач любой сложности. Сегодня в строительстве наибольшей популярностью пользуются:

  • установки для ударно-канатного бурения;
  • шнековые буровые установки;
  • роторные установки;
  • ручное оборудование.

Ручные агрегаты – перфораторы функционируют при помощи сжатого воздуха, исходящего от компрессоров, и используются для твердых и мерзлых грунтов. Они бывают ручными, колонковыми или телескопическими. Рабочий орган такого инструмента – бур, обладающий ступенчатым профилем, необходимым для снижения сил трения.

Что касается ударно-канатных установок, то относительно простая конструкция такого оборудования способна обеспечить высокий рабочий ресурс. Единственным недостатком таких агрегатов является низкая скорость работы, а при прохождении водоносных горизонтов может потребоваться дополнительная обсадка трубами больших диаметров, что повысит стоимость разработки. Конструктивно установка такого типа состоит из:

  • опорной треноги с блочком;
  • приводного механизма;
  • снаряда желонка.

Ударно-канатное оборудование очень простое в использовании и является одним из первых, которое начали разрабатывать для данных целей.

Шнековые установки состоят из шнека (винта), который обеспечивает подъем разрыхленных грунтовых масс. При этом длина штанги со шнеком составляет обычно не более 3 метров, а для дальнейшего наращивания используется специальная резьба. Бурить можно как вручную, так и механическим способом. После нескольких оборотов рабочий инструмент извлекается для того, чтобы удалять остатки раздробленных грунтов. По сравнению с канатными агрегатами, такие отличаются значительно большей производительностью, однако недостатком является необходимость постоянно доставать инструмент для очистки.

Также особого внимания заслуживает бурение с промывкой – оно осуществляется с помощью специального оборудования, которое позволяет быстро подымать разрушенные грунты при помощи потоков жидкости – промывка при этом может быть прямой или обратной. Такие установки являются очень производительными и быстрыми в работе, однако и стоимость их значительно выше.

Существуют и другие виды буровых установок – они используются в зависимости от типа грунта, условий эксплуатации, а также функционального назначения скважин, которые необходимо пробурить.

Буровые установки

Буровая установка – это комплекс наземного оборудования, необходимый для выполнения операций по проводке скважины.

Буровая установка состоит из буровой вышки, подвышечного основания, оборудования для спуско-подъемных операций, основного двигателя, бурового насоса, противовыбросового оборудования.

Буровая вышка – это высокая и прочная конструкция над скважиной для спуска и подъема забойных двигателей, бурильных труб, бурового инструмента, размещения бурильных свечей после их подъема из скважины и защиты рабочей бригады от атмосферных осадков и ветра. Основные параметры вышки – это грузоподъемность, масса, высота, размеры верхнего и нижнего оснований, длина свечи, емкость хранилищ для свечей бурильных труб.

Подвышечное основание служит опорой для буровой вышки, лебедки и бурильной колонны.

Спуско-подъемное оборудование состоит из лебедки, талевой системы и талевого каната. Основным буровым механизмом является лебедка, позволяющая поднимать тяжелые грузы и опускать их с помощью намотанного на барабан проволочного каната. Так же с ее помощью бурильщик может использовать катушки и свинчивать или развинчивать бурильные трубы и другие соединения. Еще буровые лебедки предназначены для удержания на весу бурильного инструмента. Буровая установка комплектуется буровой лебедкой соответствующей грузоподъемности.

Талевая система состоит из талевого блока и кронблока. Во время свинчивания или развинчивания труб талевый блок перемещается вверх и вниз по вышке. Кронблок – неподвижный и находиться в верхней части вышки. Талевый канат проходит через ряд шкивов, которые имеются в каждом блоке. Один конец каната намотан на барабан лебедки, а второй, выходящий из кроноблока, прикреплен под основанием к специальному механизму крепления. Талевая система является системой блоков, которая предназначена для уменьшения натяжения талевого каната и для снижения скорости движения бурильного инструмента.

Основной двигатель буровой установки может быть электрическим, дизельным, дизель-гидравлическим, дизель-электрическим. Электрический привод отличается простотой в эксплуатации и монтаже, экономичностью и надежностью. Дизельный привод применяют в случае отсутствия обеспечения энергии необходимой мощности. Дизель-гидравлический привод состоит из двигателя внутреннего сгорания и турбопередачи. Дизель-электрический привод состоит из дизеля, который вращает генератор, питающий электродвигатель.

В современных буровых установка в качестве энергоприводов используют двигатели внутреннего сгорания. Поскольку дизельное топливо – это основное и легкодоступное сырье. Некоторые двигатели, установленные на буровых установках, работают на природном газе. Энергия к разным механизмам буровой установки передается электрическим или механическим путем. При механической передаче энергия от каждого двигателя передается в общий узел, который называется трансмиссией.

Основное достоинство дизельно-электрической системы заключается в том что она исключает силовую трансмиссию. Кроме того при использовании дизель-электрического привода шум двигателей удален от места работы бригады.

Буровые насосы применяются для обеспечения циркуляции большого количества бурового раствора по бурильным трубам через насадки на долоте и обратно на поверхность. Регулирование объема и давления, осуществляется, изменяя размеры поршня и внутренний диаметр цилиндра.

Превенторы (противовыбросовые оборудования) – это клапаны, которые можно закрыть в любой момент при обнаружении газоводонефтепроявления. Нежелательное пропускание потока жидкости в скважину – это и есть газоводонефтепроявления. Если не управлять этим потоком, то он может перейти в фонтанирование скважины.

Метки: буровая; установка; устройство

Знаете ли вы, что египтяне несколько тысяч лет тому назад уже были знакомы с принципом алмазного бурения, но вновь изобретено оно было в Европе.

Май 2020

Пн4111825
Вт5121926
Ср6132027
Чт7142128
Пт18152229
Сб29162330
Вс310172431

Информация на сайте не является публичной офертой.

Добавить комментарий