Особенности эксплуатации и основные характеристики буровых установок бауэр

Классификация буровых установок

Геологоразведочная буровая установка УГБ 50-А 1956 года (модель), Государственный Политехнический музей (г. Москва)

По виду работ:

• для эксплуатационных работ.
• для разведочных работ.
• для технических скважин.

По способу бурения делятся на установки:

• вращательного бурения.
• вращательно-ударного бурения.
• ударного бурения.
• ударно-вращательного бурения.
• вибрационного бурения.
• огнеструйного бурения.
• разрядно-импульсного бурения.

По типу привода:

• электрические буровые установки.
• электрогидравлические буровые установки.
• дизельэлектрические буровые установки.
• дизельные буровые установки.

По технике передвижения:

• самоходные буровые установки.
• передвижные буровые установки.
• стационарные буровые установки.

По вариантам дислокации:

• наземные.
• морские.

Немного теории

Буры подразделяются на:

• ложковые буры
• змеевиковые буры
• буровые долота (наш случай)

Ложковый бур

Применяют, в основном, для местности с пластичными породами (грунт в виде смеси песка и глины, или просто глиняный). Здесь можно воспользоваться двумя вариантами исполнения. Первый вариант – это когда низ ложки выглядит ковшеобразным резцом. При этом с левой стороны он в виде резца, а с правой – как поперечный выступ. Второй вариант – сделать ложку из трубы, подобрав для этого трубу с самым подходящим диаметром.

Змеевиковый бур

Бур внешне похож на бурав по дереву. Применяют его для бурения плотных суглинков. Действие змеевикового бура подобно действию штопора. Вращаясь, он вкручивается в породу. Режущее лезвие змеевика выглядит в форме хвоста ласточки. Оно обязательно должно быть закаленным. Самостоятельно изготовить такой бур будет непросто, поэтому можно просто приспособиться, заменив его ледовым буром или отрезками винтовых шнеков.

Буровые долота

Применяются для бурения твердых пород и каменистых отложений. Для проходки различных пород здесь важен применяемый угол заострения. Для твердых пород он составляет от 110 до 130 градусов, для более мягких пород – от 30 до 70. Также долота различаются между собой по форме, опять же в зависимости от породы. Именно их мы рекомендуем при создании самодельной буровой установки на воду.

Сам бур состоит из вертлюга, буровой штанги и лопастного бура. Через вертлюг подается буровой раствор к шлангу, находящемуся внутри штанги. Эту деталь самостоятельно изготовить не удастся, так как для этого требуется точное оборудование. Если не будет полной герметичности, может произойти утечка раствора.

Штанга – это приспособление для передачи вращения от рук к буру, или от двигателя к буру. Также, как уже было сказано выше, через нее идет шланг для бурового раствора. Эти элементы бура имеют длину от метра до 1,8 метра. Но длину можно и нарастить. Это делается при помощи замков с прямоугольной резьбой.

Лопастный бур обычно имеет две лопасти и используется непосредственно для бурения. Интересно также будет знать, что существуют еще желонки. Они нужны для бурения скважин ударно-канатным методом на рыхлых, сыпучих, водоносных слоях грунта. Желонки служат также для очистки скважин после того, как поработает долото или от скопившегося ила, мешающего притоку воды. На тросе желонку сбрасывают в забой, в ее полость входит грунт открывая клапан. При поднятии клапан закрывается и удерживает грунт внутри желонки.

Что касается вышки. Ее высота до пяти метров. Конструкция в виде треноги, сверху находится канатный блок. При ударном бурении здесь используется балансир. При этом инструмент со штангами с метровой ли полутораметровой высоты сбрасывается в забой. Балансир представляет собой крепкую доску или деревянный брус.

На этом наша вводная статья закончиться. Как видите, буровая своими руками не такой уж не решаемый вопрос. В следующем материале мы перейдем к практической части с рекомендациями, чертежами и примерной сметой.

Несколько фото и видео самодельных буровых в работе.

Процесс работы с желонкой

Классифицирование по способу передвижения

Буровые комплексы имеют типологию по способу передвижения.

Переносные

Малогабаритная переносная буровая установка «Вектор ВР-2.120»

Техника небольших размеров используется для бурения до 200 м. Эти машины имеют небольшой вес (до 1000 кг), быстро комплектуются на участке, не требуют наличия сертификатов соответствия при буровых работах. Поскольку все элементы агрегата разбираются, переносятся и собираются на месте непосредственно – второе название малогабаритных установок – переносные буровые.

Чаще всего используется электрический привод, поскольку необходимое питание составляет 220 V. Такие агрегаты наиболее распространены при бурении водяных колодцев и артезианских скважин.

Переносные ручные

Разновидность малогабаритного оборудования используется для ремонта скважин, при мелком строительстве для отверстий под сваи и столбы, при монтаже отопительных систем.

Ручная буровая установка

Самоходные

Агрегат располагается на транспортном средстве большой грузоподъемностью. Оснащена установка рамой и кабиной. Для передвижения данного вида оборудования не требуется дополнительного транспорта.

Универсальная буровая установка ПБУ-2

Агрегат устанавливается на основу гусеничных тракторов, вездеходов, как наиболее распространенный вариант, используется рама КАМаЗ. При использовании установки при водном бурении используются катера или другой водный транспорт.

Самоходные буровые установки применяются в промышленной сфере для установки свай при промышленном строительстве, при добыче нефти и газа, реже в мелком хозяйстве. Используется гидравлическая или механическая система, при питании от двигателя буровой, электродвигатель или гидромотор.

К преимуществам самоходных буровых установок можно отнести следующие критерии:

• Возможность использования в труднопроходимой и горной местности, за счет монтажа установки на соответствующую основу.
• Использование канатного способа для скважин.
• Установку не нужно демонтировать после использования.
• Возможность эксплуатации в качестве стационарного агрегата.
• Более дешевый ремонт, в сравнении со стационарными машинами.

К самоходным агрегатам относят класс гидравлических машин. Преимущество гидравлической системы состоит в том, что агрегат не нуждается в электропитании. Бурение осуществляется за счет веса утяжеленного бура.

Стационарные

Буровые агрегаты, оборудованные дополнительными опорами и монтажными элементами. Изготавливаются по типу блочного модуля, применяются при нефтедобыче и газодобыче. Модули оснащаются вышками с электронным управлением буровых работ.

В качестве дополнительных блоков в модули устанавливаются системы очистки, обогревательные установки и прочее оборудование. Для производства нефтяных скважин в условиях пониженных температур, разрабатываются стационарные буровые с дополнительными блоками питания для поддержания рабочей температуры.

Полезные рекомендации специалистов

Если глубина залегания воды превышает длину бура, то удлинить его можно методом стыковки сверху ещё одной трубы. Состыковать их можно резьбовой муфтой, либо сварочным соединением. При использовании труб небольшого диаметра допускается применить болты или шплинты. Однако, такое соединение не слишком надёжное, и при большом вращательном усилии болт может срезаться, и штанги рассоединятся. Достать оставшийся в скважине бур бывает весьма проблематично.

Прежде, чем приниматься за конструирование устройства, рекомендуется составить чертёж бура для скважины. Это даст возможность иметь перед собой наглядный образец того, что должно выйти в итоге. Попытки создать буровой механизм методом «научного тыка» для некоторых домашних мастеров более увлекателен, но отнимает чересчур много времени и сил.

Более лёгкий ручной вариант устройства скважины – при помощи долота-желонки. Подъём и сброс ударного инструмента требует меньшего приложения сил, нежели вращение заглублённого бура. Кроме того, ударным методом можно вести бурение даже одному человеку. Правда, такой способ весьма долог, и работы могут затянуться на несколько дней.

Если шнековый бур не удаётся самостоятельно поднять из скважины, можно облегчить задачу, соорудив приспособление для рычага. Например, поставив рядом бочку, и перекинуть через неё брусок. Один край бруска привязать к буру, а к другому краю приложить физическое усилие.

Виды и классификация нефтяных буровых установок

Различают несколько типов классификаций нефтяных комплексов, в основе которых определен важный критерий установки.

Конструкция

По конструкционным особенностям машины различаются между собой. Это объясняется тем, что определенный тип машины применяется только для узкого вида работ. По конструкции оборудование бывает:

• Мачтовые (механическая часть располагается на двух опорах).
• Башенные (имеет 4 механизма опоры, нагрузка на каждый из них распределяется равномерно).

Башенный тип сооружения нефтепромышленности

Как правило, башенные агрегаты отличаются большими размерами, а также высокой производительностью работ.

Способ перемещения

Буровое оборудование имеет различия и по способу перемещения. Эти особенности очень важны для работ на разных типах местности. Буровые агрегаты по критерию перемещения делят:

• передвижные;
• стационарные.

Мобильная Буровая Установка ZJ-30

Передвижные нефтяные буровые установки незаменимы при разведывательных мероприятиях, а также изучения состава местности. С помощью них специалисты берут пробы на проведение различных исследований. Стационарные же модели необходимы для добычи материала.

Место размещения

Добыча полезных ископаемых может проводиться на любой местности, независимо от того, твердая это поверхность или водоем. Основываясь на данные критерии, буровые установки разделяют на:

• наземные;
• морские (фиксация осуществляется на дно).

Нефтяные месторождения могут располагаться в любом месте, к тому же ее количество не зависит от того, находится она на твердой поверхности или в воде. Поэтому машины могут выкачивать нефть при любых условиях.

Морские нефтяные буровые установки

Способ бурения

Чтобы пробурить скважины, используют различные типы бурения. В зависимости от этого нефтяные установки разделяются:

Схема процесса бурения скважины на нефть

• Вращательное бурение (работы осуществляются за счет вращательного движения специального конструктивного элемента машины).
• Вращательно-ударное бурение (для получения скважины используется определенная сила удара, после чего элемент установки начинает вращательное движение).
• Ударное (бурение проводится за счет удара элемента о поверхность местности).
• Бурение вибрацией.
• Огнеструйное бурение.

В последнее время разработан новый вид бурового оборудования, с помощью которого образование скважины происходит за счет разрядно-импульсного бурения.

К тому же нефтяные вышки могут работать от электрического, электрогидравлического или дизельного привода.

Классификация по методу бурения

На основании этого показателя выделяют следующие типы буровых установок для бурения скважин:

• • Машины для вращательного бурения. Техника проделывает отверстие и разрушает грунт при помощи специального инструмента. Он вращается и плотно прилегает к забою. Породоразрушающим устройством может выступать долото или усиленная коронка. Подобную технику применяют для неглубокого бурения.
  • Машины для вращательно-ударного бурения. Они воздействуют на грунт или породу посредством ударов по инструменту, который постоянно вращается. Породоразрушающим инструментом может быть коронка или долото, армированное усиленными вставками. Устройство этого типа может применяться для проделывания скважин до 2000 метров глубиной.
  • Техника для ударного бурения. Она работает на основе падающего снаряда. Также удары могут наноситься по установленному в забое снаряду.

Устройство ударного бурения применяется для проделывания скважин в рыхлых и мягких породах, в твердых грунтах система может работать не глубже 100 метров.

• Установки с вибрационным бурением. Породоразрушающее приспособление снабжено колонкой бурильных труб. Через нее передается вибрационная нагрузка. Генератором вибрации выступает поверхностное устройство, а основной элемент системы — виброзонд. Подобные машины можно использовать только при бурении пород, которые подвергаются физическому уплотнению.
• Техника для огнеструйного бурения. Машина разрушает породу и проделывает скважину при помощи газовых струй высоких температур. Огненные потоки передвигаются со скоростью звука и генерируются в недрах специальной горелки. Устройства подобного вида используются для грунта и пород с кристаллической основой.
• Техника для разрядно-импульсного бурения. Машины воздействуют на грунт электрическими разрядами и могут использоваться исключительно для глубинного уплотнения пород.

Другие модели буровых установок

В целом процесс сборки большинства существующих разновидностей буровых установок остается одинаковым. Рама и прочие элементы рассматриваемой конструкции подготавливаются по аналогичной схеме. Может меняться лишь главный рабочий инструмент механизма.

Ознакомьтесь с информацией об изготовлении различных разновидностей установок, сделайте подходящий рабочий инструмент, а затем прикрепите его к опорной раме и соедините с другими требуемыми элементами, используя рекомендации из рассмотренной выше инструкции.

Бурильная установка с «патроном»

Бурильная установка с «патроном»

Главным рабочим элементом такого агрегата является патрон (стакан). Самостоятельно сделать такой патрон можно из толстостенной трубы диаметром 100-120 мм. Оптимальная длина рабочего инструмента – 100-200 см. В остальном же ориентируйтесь по ситуации. При выборе габаритов опорной рамы вам придется учитывать размеры патрона. Продумайте все так, чтобы в дальнейшем вам было удобно пользоваться готовой буровой установкой.

Рабочий инструмент должен иметь как можно больший вес. С нижней части отрезка трубы сделайте треугольные заострения. Благодаря ним почва будет более интенсивно и быстро разрыхляться.

Буровая установка своими руками

При желании можете оставить низ заготовки ровным, но его нужно будет обязательно заточить.

Сделайте несколько отверстий в верхней части стакана для прикрепления каната.

При помощи прочного троса прикрепите патрон к опорной раме. Длину троса подбирайте так, чтобы в дальнейшем патрон мог свободно подниматься и падать вниз. При этом обязательно учитывайте запланированную глубину источника.

Для повышения эффективности земляных работ вы можете подключить собранную установку к электродвигателю. Трос с патроном в такой ситуации будет намотан на барабан редуктора.

Обеспечить очистку забоя от грунта можно путем включения в состав конструкции желонку.

Пользоваться такой установкой очень просто: вы предварительно вручную создаете углубление в месте бурения диаметром, превышающим диаметр рабочего патрона, а затем начинаете поочередно поднимать и опускать патрон в яму, пока не будет достигнута требуемая глубина.

Простая шнековая установка

Самодельный шнек

Основным рабочим элементом подобного механизма является бур.

Чертеж бурового шнекаСхема межвиткового шнекового кольца

Изготовьте бур из металлической трубы, имеющей диаметр 100 мм. На верхней части заготовки сделайте винтовую резьбу, а на противоположной стороне трубы обустройте шнековый бур. Оптимальный диаметр бура для самодельного агрегата — около 200 мм. Пары витков вполне хватит.

Схема разделения диска бура

Прикрепите сваркой к концам заготовки пару металлических ножей. Вы должны закрепить их по такому принципу, чтобы в момент вертикального размещения установки ножи располагались под некоторым углом к почве.

Шнековый бур

Чтобы работать с подобной установкой было наиболее удобно, подсоедините к тройнику кусок металлической трубы длиной 1,5 м. Фиксацию выполняйте сваркой.

Внутри тройник должен быть оснащен винтовой резьбой. Сам же тройник навинтите на кусок разборной полутораметровой штанги.

Пользоваться такой установкой удобнее всего вдвоем – каждый работник сможет взяться за полутораметровую трубу.

Бурение выполняется в следующем порядке:

• рабочий инструмент углубляется в грунт;
• делается 3 поворота буром;

• разрыхленный грунт извлекается и убирается.

Повторяйте цикл до достижения примерно метрового углубления. После штангу придется удлинить при помощи дополнительного куска металлической трубы. Для скрепления труб применяется муфта.

Если запланировано обустройство скважины глубже 800 см, зафиксируйте конструкцию на треноге. Вверху такой вышки должно присутствовать отверстие размерами, достаточными для беспрепятственного движения штанги.

В процессе бурения штангу надо будет периодически наращивать. С увеличением длины инструмента будет ощутимо повышаться и масса конструкции, управлять ею вручную станет очень тяжело. Для удобного подъема механизма используйте лебедку, сделанную из металла либо прочной древесины.

Теперь вы знаете, в каком порядке собираются простые буровые установки и как пользоваться такими агрегатами. Полученные знания помогут вам существенно сэкономить на услугах сторонних бурильщиков.

Удачной работы!

Техническое обслуживание

Эта процедура делится на посменный и технический уход. Ежесменные мероприятия должны соответствовать эксплуатационной инструкции. Их обязательно проводят не только в начале и конце смен, но и при незапланированном перерыве в работе. Технический уход проводят, когда отработано определенное время. Физическое состояние и визуальная исправность не имеют значения для этой процедуры.

Большую роль имеет обслуживание и ремонт редуктора. Этот компонент должен присутствовать на любом типе буров. От его исправности зависит надежное функционирование основного мотора даже в предельно загруженном режиме, при проходке «тяжелой» породы. Иногда приходится чинить не только самый редуктор, но и электронный преобразователь. Обслуживание бурового вертлюга необходимо, прежде всего, в тех случаях, когда нарушается кручение необходимых частей и/или оборот жидкости по системе.

Внимание следует уделять еще и копровым вращателям. Даже продукция крупных проверенных фирм может со временем начать подводить

Но при наличии запчастей можно отремонтировать любые вращатели, в том числе и гидравлического типа. Что касается электроприводов, то их необходимо проверять по нормам эксплуатационной техники безопасности:

• состояние передаточных систем привода;
• центровку его агрегатов;
• стабильность работы на холостом ходу не менее 60 минут;
• качество крепления изделия на опору;
• натяжка всех ремней, цепей;
• состояние смазки.

Независимо от оснащения буровой остановки шнеком или другим типом наконечника, каждый раз перед началом работ требуется оценивать уровень масла и герметичность всех основных креплений. Два раза в год как минимум, а при резких переменах погоды и чаще, меняют смазку и другие технические жидкости по сезону. При капитальных ремонтах проводится максимально доскональная проверка.

Буровая вышка

Буровая установка для бурения нефтяных скважин представляет собой комплекс буровых механизмов, машин и оборудования, который монтируется непосредственно на точке бурения и обеспечивает весь процесс обустройства скважин.

Буровая вышка

Основными элементами современной буровой установки являются:

• вышечный блок;
• блок насосного оборудования;
• силовые  приводы;
• блок для приготовления бурового раствора;
• блок очистки бурового раствора (часто совмещен с предыдущим блоком);
• оборудование для бурения:

1. ротор;
2. вертлюг;
3. талевый механизм;
4. буровая лебедка;
5. насосы;
6. силовой привод и так далее.

буровые сооружения:

1. буровая вышка;
2. комплект оснований;
3. укрытия сборно-разборного или каркасно-панельного типа;
4. комплект стеллажей;
5. приемные мостки.

1. устройство для регулировки подачи долота;
2. механизмы, позволяющие автоматизировать спусковые и подъемные операции;
3. клиновой пневматический захват для труб;
4. буровой автоматический ключ;
5. вспомогательная лебедка;
6. пневматический раскрепитель;
7. краны для проведения ремонта;
8. пульт для контроля за процессами бурения;
9. управляющие посты.

оборудование, обеспечивающее приготовление, регенерацию и  очистку буровых растворов:

1. устройство для приготовления раствора;
2. комплект вибросит;
3. отделители ила и песка;
4. подпорные насосы;
5. комплект емкостей для буровых растворов, воды и  химреагентов.

1. блочная нагнетательная линия;
2. запорные устройства дроссельного типа;
3. буровой рукав.

оборудования, обеспечивающее обогрев элементов буровой установки:

1. теплогенераторы;
2. радиаторы отопления;
3. коммуникации, обеспечивающие циркуляцию теплоносителя.

Основное назначение вышечного блока:

• подвешивание талевой системы и крепящихся к ней бурильных труб;
• размещение  оборудования, обеспечивающего спуск и подъем насосно-компрессорных,  обсадных и  бурильных элементов трубных колонн;
• размещение  устройств, обеспечивающих подачу и вращение бурового  инструмента.

В блоке силового привода размещаются дизельные или электрические силовые установки, компрессоры,  редуктора и коробки передач.

В насосном блоке  расположены  насосные установки вместе со своими силовыми агрегатами.

В состав блока для приготовления и последующей регенерации буровых растворов входят:

• емкости для приема и хранения бурового раствора, как для находящегося в процессе рабочей циркуляции, так и для создания необходимого запаса этой жидкости;
• устройства, обеспечивающие приготовление раствора:
• глиномесительное оборудование;
• БПР (блок приготовления раствора) и так далее.

• очистительное оборудования для регенерации бурового раствора:
• комплект вибросит;
• отделители ила и песка;
• дегазационные устройства;
• отстойники.

Комплекс, обеспечивающий спуск и подъем оборудования на скважине, является механизмом полиспастного типа, и включает в себя следующие основные элементы:

• кронблок;
• подвижный  талевый блок;
• буровая лебедка;
• механизм крепления конца каната (неподвижного);
• сам стальной канат, который обеспечивает гибкую связь между двумя предыдущими устройствами.

Кронблок  монтируется в верхней части буровой вышки. Подвижный конец каната  закрепляется на барабане буровой лебедки, а его  неподвижный конец посредством механизма крепления закрепляется у основания вышки. На талевый блок вешается крюк, за который при помощи строп подвешивают или вертлюг, или элеватор для спуска/подъема трубных колонн.  На  современных спуско-подъемных комплексах крюк и талевый блок, как правило, объединяют в единый механизм, называемый  крюкоблоком.

Конструкция нефтяных буровых установок

Конструкция установок для бурения

Чтобы понять конструкцию аппарата, стоит вначале изучить схему устройства буровой установки, которая выглядит довольно просто, но имеет много нюансов:

• •    Буровая вышка. Она играет роль непосредственного элемента, который осуществляет бурение и несет на себе все функциональные нагрузки, связанные с бурением.
• •    Буровая лебедка. Этот элемент выполняет довольно простую роль — служит для поднятия и опускания рабочего оборудования в скважину.
• •    Система верхнего привода буровой установки. Важная деталь устройства, которая являет собой подвижный вращатель, одновременно функционирующий за вертлюг и ротор. Он оснащен комплексом приспособлений для эксплуатации с бурильными трубами при осуществлении спусковых и подъемных операций.
• •    Буровой ключ, выполняющий вспомогательную роль во всей системе.
• •    Шпилевая катушка, которая служит для перемещения тяжестей.
• •    Буровые насосы, необходимые для обеспечения правильной циркуляции бурового раствора в скважине с заданной скоростью полного цикла обращения.
• •    Емкости, которые служат для содержания и очистки бурового раствора. Сюда же можно отнести оборудование для приготовления рабочей жидкости и фильтры, которые будут очищать ее от шлама во время циркуляции по системе.
• •    Цементировочный аппарат, который служит для укрепления и ремонта скважин.
• •    Противовыбросовое оборудование, которое используется для герметизации скважин с целью избежания утечек при добыче газообразных ресурсов.
• •    Специальные крепления для хранения буровых труб.
• •    Кран, который используется для перемещения буровых труб в нужную точку.
• •    Электрический генератор для питания всех приборов установки.

Список выглядит внушительно, но большинство деталей в нем могут быть узнаны по работе в других агрегатах. Найти малогабаритные буровые установки для устройства буроинъекционных свай можно будет в магазине специализированной техники. Там имеется широкий ассортимент разнообразных машин, которые могут быть использованы в операциях любой степени сложности. Достаточно лишь потратить немного времени, чтобы поиски увенчались успехом, и нужный аппарат был приобретен.

Проект на бурение

В случае когда точно определена глубина нахождения водоносной жилы можно пробурить непосредственно с длиной бура под обсадную трубу. Когда нет, необходимо вначале выяснить, на какой глубине находится слой воды.

То есть, каждая буровая скважина – это индивидуальный проект и на него влияют такие характеристики:

• выбранный вариант бурения;
• глубина расположения водоносного слоя. При этом подразумевается не первый слой, к которому дошел бур, а тот, который отвечает условиям использования в плане обеспечения дебета количества воды;
• геологическое строение почвы;
• требование выдерживать нужное расстояния до мест нахождения (установка «санитарной зоны»);
• требования, выдвигающиеся к качеству воды и количеству.