Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Обертальне буріння (рос. бурение вращательное, англ. rotary drilling, нім. Drehbohren, Rotary-bohren) — спосіб буріння свердловин шляхом руйнування гірських порід за рахунок обертання притиснутого до вибою породоруйнуючого інструменту (долота, бурової коронки).
Історія
Див. також Історія розвитку обертального буріння
Із збільшенням середньої глибин нафтових свердловин, яка в 1900 р. сягнула близько 300 м, стають відчутнішими вади ударного способу буріння. Інженерні розрахунки й практика показували, що на великих глибинах, через великі механічні втрати в системі «долото — бурильна колона — поверхневе обладнання» втрачається ефективність ударного буріння. Також із збільшенням глибини свердловин різко збільшуються пластові тиски, що унеможливлює застосування ударного буріння.
Тому на зміну ударному способу прийшло обертове буріння, при якому одночасно відбувається руйнування гірської породи і винесення її на поверхню потоком промивальної рідини. У 1846 р. французький інженер Фовель винайшов спосіб очистки бурових свердловин водним струменем, що подавався насосом з поверхні в порожнисту штангу (перший успішний досвід буріння з промивкою Фовель здійснив при бурінні артезіанської свердловини в монастирі Св. Домініка у Перпіньяні, Франція). Наприкінці 1880-х рр. у Новому Орлеані (Луїзіана, США) починає впроваджуватися роторне буріння на нафту із застосуванням лопатних доліт і промиванням глинистим розчином. У 1902 р. першу нафтову свердловину пройшли обертальним (роторним) способом на Кавказі в районі Грозного (глибина 345 м).
Для успішного впровадження обертового способу буріння першорядне значення мало винайдення ефективного бурового долота. У 1908 р. американський інженер Говард Хьюз (рис. 1.8) винайшов три-конусне шарошечне долото «Шарп-Хьюз», чим створив справжню революцію в техніці й технології буріння, відкривши нову еру обертового буріння свердловин. Створений ним механізм перетворював обертовий рух корпусу долота в ударну дію на вибій свердловини робочих елементів (зубків шарошок) з високою частотою, що давало небачений раніше ефект руйнування гірської породи. Швидкість руйнування при застосуванні вже перших двоконусних конструкцій шарошки Хьюза в 10 разів перевищила найкращий буровий інструмент свого часу. Крім того шарошка Хьюза відкрила можливість руйнувати особливо міцні породи, які до того вважалися неприступними (у 1909 р. Хьюз забезпечив перше морське буріння в Техасі по надміцних породах). Одним з найбільш відомих напівжартів Хьюза була «тверда обіцянка» пробурити свердловину до центру Землі. Рисунок 1.8 — Перше шарошкове долото «Шарп-Хьюз»
У 1920-ті рр. були створені кільцеві бурові коронки, армовані твердосплавними різцями (ідея німецького інженера Ломана), а в 1940 рр. — дрібноалмазні бурові коронки й долота (робоча частина інструменту — м'яка металокерамічна матриця, в яку впресовані дрібні кристали алмазів, що можуть руйнувати гірські породи будь-якої міцності). Це відобразилось на сучасних конструкціях шарошок.
Однією зі складних проблем, які виникали при бурінні свердловини, особливо при роторному способі, була проблема герметизації затрубного простору між обсадними трубами і стінкою свердловини. Першу ізоляційну операцію із застосуванням портландцементу було виконано у США у 1903 р. на свердловині площі Лаптос (Каліфорнія). Технічно цю ж проблему було вирішено в 1906 р. інженером А. Богушевським закачуванням цементного розчину в обсадну колону з подальшим витісненням його через низ колони в затрубний простір. У 1910 р. аналогічний спосіб цементування шляхом застосування двох роздільних пробок запропонував американський інженер А. Перкінс з Каліфорнії. У 1918 р. на Прикарпатті започатковано тампонування свердло-вин за методом А. Перкінса (назва свердловини не збереглась). Цей спосіб і донині залишається основним при будівництві свердловин.
Сучасні різновиди обертального буріння
При обертальному бурінні руйнування породи відбувається в результаті одночасної дії на долото осьового навантаження і крутного моменту. Під дією навантаження долото втискується в породу, а під дією крутного моменту — сколює її.
Основні різновиди обертального буріння:
- роторне (обертання передається інструменту через бурильну колону ротором, встановленим у буровій вежі),
- турбінне (обертання інструмента двигуном-турбобуром безпосередньо у вибої),
- роторно-турбінне (обертання інструмента турбобуром, встановленим у вибійному агрегаті, що обертається через колону ротором),
- реактивно-турбінне (обертання інструмента турбобуром, агрегат обертається від реактивних моментів), електробуріння (обертання інструмента електромотором безпосередньо у вибої),
- буріння об'ємним двигуном (обертання інструмента ґвинтовим гідравлічним двигуном у вибої).
Принцип
Обертальне буріння неглибоких (головним чином вибухових) свердловин здійснюється шляхом передачі обертового моменту через штангу від бурового верстата до породоруйнуючого інструмента шарошкового або лопатевого типу. Обертання бурового інструмента в комбінації з ударом застосовують, наприклад, при обертально-ударному та ударно-обертальному бурінні. У залежності від глибини буріння потужність бурових установок, що використовуються для обертального буріння становить від декількох десятків кВт до тисяч кВт.
Обертове (обертальне) буріння суцільним вибоєм сьогодні є основним способом, який використовується в практиці, на його частку припадає понад 90 % всього виконуваного обсягу робіт.
Порядок операцій
При роторному бурінні (рис. 2.) потужність від двигунів 6 пе-редається через лебідку 5 до ротора 13 - спеціального обертального механізму, встановленого над гирлом свердловини в центрі вежі. Ротор обертає бурильну колону і прикріплене до неї долото 1. Бурильна колона складається з ведучої труби 12 і бурильних труб 3. При бурінні вибійними двигунами долото 1 нагвинчується на вал вибійного двигуна 2, а бурильна колона з’єднується з його корпусом. При роботі вибійного двигуна бурильна колона і корпус двигуна не обертаються, а обертається вал двигуна з долотом.
При бурінні з відбором керну у компоновці низу бурильної колони (КНБК) використовуються колонкові снаряди для відбору взірців гірської породи, а замість долота використовуються бурильні головки. Характерною особливістю обертального буріння є промивання свердловини водою або спеціальною промивальною рідиною протягом усього періоду роботи долота на вибої.
Для цього два (рідше один або три) бурові насоси 17 (рис. 2.), що приводяться в дію від двигунів 18, нагнітають промивальну рідину по трубопроводу високого тиску (маніфольда) 16 в стояк-трубу, встановлену в правому куті вежі, далі в гнучкий буровий шланг 11, вертлюг 7 і в бурильну колону. Досягнувши долота, промивальна рідина проходить через промивальні отвори і по кільцевому простору між стінкою свердловини і бурильною колоною піднімається на поверхню, захоплюючи з собою частинки вибуреної породи. Далі в жолобній системі 15 і в системі очищення промивальна рідина очищується від вибуреної породи і надходить у приймальну ємність бурових насосів 19 звідки знову закачується у свердловину.
У міру поглиблення свердловини бурильна колона, підвішена до талевої системи, що складається з кронблока, талевого блока 9, гака 10 і талевого каната 8, подається у свердловину. Коли ведуча труба 12 увійде у ротор 13 на всю довжину, включають лебідку, піднімають бурильну колону на довжину ведучої труби і підвішують бурильну колону з допомогою елеватора або клинів на столі ротора.
Потім відгвинчують ведучу трубу 12 і разом з вертлюгом 7 спускають у шурф (обсадну трубу, встановлену в похилу свердловину), довжина якого дорівнює довжині ведучої труби.
Шурф буриться під час монтажу бурової установки у правому куті основи вежі приблизно на середині віддалі від центра до її ноги. Після цього бурильну колону нарощують шляхом пригвинчування до неї бурильної труби, довжиною приблизно 12 м, знімають з елева-тора або клинів, спускають у свердловину на довжину нарощеної труби, підвішують з допомогою елеватора або клинів на столі ро-тора. Потім із шурфа піднімають ведучу трубу з вертлюгом, пригвинчують її до бурильної колони, звільняють бурильну колону від клинів або елеватора, опускають долото до вибою і продовжують процес буріння.
Для заміни зношеного долота із свердловини піднімають всю бурильну колону, замінюють долото і знову опускають колону. Спуско-підіймальні роботи ведуть також з допомогою талевої системи. При обертанні барабана лебідки талевий канат намотується на барабан або змотується з нього, що і забезпечує підйом або спуск талевого блока і гака. До гака за допомогою штропів і елеватора підвішують бурильну колону, яка піднімається або опускається. При підйомі бурильну колону розгвинчують на секції, довжина яких визначається висотою вежі (близько 25 м при висоті вежі 41 м). Відгвинчені секції, що називаються свічками, встановлюють у ліхтарі вишки на спеціальному підсвічнику.
Див. також
Література
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2007. — Т. 2 : Л — Р. — 670 с. — .
- Українська нафтогазова енциклопедія / за загальною редакцією В. С. Іванишина. — Львів: Сполом, 2016. — 603 с. : іл., табл. — .
- Коцкулич Я. С., Кочкодан Я. М. Буріння нафтових і газових свердловин. — Коломия: 1999. — 504 с.
- Мислюк М. А., Рибчич І.Й, Яремійчук Р. С. Буріння свердловин: Довідник. — К.: Інтерпрес ЛТД, 2002. — ТТ.1,2,3,4,5.
- Яремійчук Р.С, Возний В. Р. Основи гірничого виробництва. Підручник.-Київ, Українська книга, 2000.-с.360.
- Бойко В. С., Бойко Р. В. Тлумачно-термінологічний словник-довідник з нафти і газу. Тт. 1-2, 2004—2006 рр. 560 + 800 с.
- Білецький В. С. Основи нафтогазової справи / В. С. Білецький, В. М. Орловський, В. І. Дмитренко, А. М. Похилко. — Полтава: ПолтНТУ, Київ: ФОП Халіков Р. Х., 2017. — 312 с.
- Білецький В. С., Гайко Г. І., Орловський В. М.;Історія та перспективи нафтогазовидобування: Навчальний посібник / В. С. Білецький та ін. — Харків, НТУ «ХПІ»; Київ, НТУУ «КПІ імені Ігоря Сікорського»; Полтава, ПІБ МНТУ ім. академіка Ю. Бугая. — Київ: ФОП Халіков Р. Х., 2019.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Obertalne burinnya ros burenie vrashatelnoe angl rotary drilling nim Drehbohren Rotary bohren sposib burinnya sverdlovin shlyahom rujnuvannya girskih porid za rahunok obertannya pritisnutogo do viboyu porodorujnuyuchogo instrumentu dolota burovoyi koronki Ris 1 IstoriyaDiv takozh Istoriya rozvitku obertalnogo burinnya Ris 2 Shema burovoyi ustanovki dlya glibokogo obertalnogo burinnya 1 doloto 2 vibijnij dvigun 3 burilna truba 4 burilnij zamok 5 burova lebidka 6 silovij privid burovoyi lebidki i rotora 7 vertlyug 8 talevij kanat 9 talevij blok 10 gak 11 gnuchkij burovij shlang 12 veducha truba 13 rotor 14 vezha 15 zholobna sistema 16 manifold 17 burovij nasos 18 silovij privid burovogo nasosa 19 prijmalna yemnist Iz zbilshennyam serednoyi glibin naftovih sverdlovin yaka v 1900 r syagnula blizko 300 m stayut vidchutnishimi vadi udarnogo sposobu burinnya Inzhenerni rozrahunki j praktika pokazuvali sho na velikih glibinah cherez veliki mehanichni vtrati v sistemi doloto burilna kolona poverhneve obladnannya vtrachayetsya efektivnist udarnogo burinnya Takozh iz zbilshennyam glibini sverdlovin rizko zbilshuyutsya plastovi tiski sho unemozhlivlyuye zastosuvannya udarnogo burinnya Tomu na zminu udarnomu sposobu prijshlo obertove burinnya pri yakomu odnochasno vidbuvayetsya rujnuvannya girskoyi porodi i vinesennya yiyi na poverhnyu potokom promivalnoyi ridini U 1846 r francuzkij inzhener Fovel vinajshov sposib ochistki burovih sverdlovin vodnim strumenem sho podavavsya nasosom z poverhni v porozhnistu shtangu pershij uspishnij dosvid burinnya z promivkoyu Fovel zdijsniv pri burinni artezianskoyi sverdlovini v monastiri Sv Dominika u Perpinyani Franciya Naprikinci 1880 h rr u Novomu Orleani Luyiziana SShA pochinaye vprovadzhuvatisya rotorne burinnya na naftu iz zastosuvannyam lopatnih dolit i promivannyam glinistim rozchinom U 1902 r pershu naftovu sverdlovinu projshli obertalnim rotornim sposobom na Kavkazi v rajoni Groznogo glibina 345 m Dlya uspishnogo vprovadzhennya obertovogo sposobu burinnya pershoryadne znachennya malo vinajdennya efektivnogo burovogo dolota U 1908 r amerikanskij inzhener Govard Hyuz ris 1 8 vinajshov tri konusne sharoshechne doloto Sharp Hyuz chim stvoriv spravzhnyu revolyuciyu v tehnici j tehnologiyi burinnya vidkrivshi novu eru obertovogo burinnya sverdlovin Stvorenij nim mehanizm peretvoryuvav obertovij ruh korpusu dolota v udarnu diyu na vibij sverdlovini robochih elementiv zubkiv sharoshok z visokoyu chastotoyu sho davalo nebachenij ranishe efekt rujnuvannya girskoyi porodi Shvidkist rujnuvannya pri zastosuvanni vzhe pershih dvokonusnih konstrukcij sharoshki Hyuza v 10 raziv perevishila najkrashij burovij instrument svogo chasu Krim togo sharoshka Hyuza vidkrila mozhlivist rujnuvati osoblivo micni porodi yaki do togo vvazhalisya nepristupnimi u 1909 r Hyuz zabezpechiv pershe morske burinnya v Tehasi po nadmicnih porodah Odnim z najbilsh vidomih napivzhartiv Hyuza bula tverda obicyanka proburiti sverdlovinu do centru Zemli Risunok 1 8 Pershe sharoshkove doloto Sharp Hyuz U 1920 ti rr buli stvoreni kilcevi burovi koronki armovani tverdosplavnimi rizcyami ideya nimeckogo inzhenera Lomana a v 1940 rr dribnoalmazni burovi koronki j dolota robocha chastina instrumentu m yaka metalokeramichna matricya v yaku vpresovani dribni kristali almaziv sho mozhut rujnuvati girski porodi bud yakoyi micnosti Ce vidobrazilos na suchasnih konstrukciyah sharoshok Odniyeyu zi skladnih problem yaki vinikali pri burinni sverdlovini osoblivo pri rotornomu sposobi bula problema germetizaciyi zatrubnogo prostoru mizh obsadnimi trubami i stinkoyu sverdlovini Pershu izolyacijnu operaciyu iz zastosuvannyam portlandcementu bulo vikonano u SShA u 1903 r na sverdlovini ploshi Laptos Kaliforniya Tehnichno cyu zh problemu bulo virisheno v 1906 r inzhenerom A Bogushevskim zakachuvannyam cementnogo rozchinu v obsadnu kolonu z podalshim vitisnennyam jogo cherez niz koloni v zatrubnij prostir U 1910 r analogichnij sposib cementuvannya shlyahom zastosuvannya dvoh rozdilnih probok zaproponuvav amerikanskij inzhener A Perkins z Kaliforniyi U 1918 r na Prikarpatti zapochatkovano tamponuvannya sverdlo vin za metodom A Perkinsa nazva sverdlovini ne zbereglas Cej sposib i donini zalishayetsya osnovnim pri budivnictvi sverdlovin Suchasni riznovidi obertalnogo burinnyaPri obertalnomu burinni rujnuvannya porodi vidbuvayetsya v rezultati odnochasnoyi diyi na doloto osovogo navantazhennya i krutnogo momentu Pid diyeyu navantazhennya doloto vtiskuyetsya v porodu a pid diyeyu krutnogo momentu skolyuye yiyi Osnovni riznovidi obertalnogo burinnya rotorne obertannya peredayetsya instrumentu cherez burilnu kolonu rotorom vstanovlenim u burovij vezhi turbinne obertannya instrumenta dvigunom turboburom bezposeredno u viboyi rotorno turbinne obertannya instrumenta turboburom vstanovlenim u vibijnomu agregati sho obertayetsya cherez kolonu rotorom reaktivno turbinne obertannya instrumenta turboburom agregat obertayetsya vid reaktivnih momentiv elektroburinnya obertannya instrumenta elektromotorom bezposeredno u viboyi burinnya ob yemnim dvigunom obertannya instrumenta gvintovim gidravlichnim dvigunom u viboyi PrincipObertalne burinnya neglibokih golovnim chinom vibuhovih sverdlovin zdijsnyuyetsya shlyahom peredachi obertovogo momentu cherez shtangu vid burovogo verstata do porodorujnuyuchogo instrumenta sharoshkovogo abo lopatevogo tipu Obertannya burovogo instrumenta v kombinaciyi z udarom zastosovuyut napriklad pri obertalno udarnomu ta udarno obertalnomu burinni U zalezhnosti vid glibini burinnya potuzhnist burovih ustanovok sho vikoristovuyutsya dlya obertalnogo burinnya stanovit vid dekilkoh desyatkiv kVt do tisyach kVt Obertove obertalne burinnya sucilnim viboyem sogodni ye osnovnim sposobom yakij vikoristovuyetsya v praktici na jogo chastku pripadaye ponad 90 vsogo vikonuvanogo obsyagu robit Poryadok operacij Pri rotornomu burinni ris 2 potuzhnist vid dviguniv 6 pe redayetsya cherez lebidku 5 do rotora 13 specialnogo obertalnogo mehanizmu vstanovlenogo nad girlom sverdlovini v centri vezhi Rotor obertaye burilnu kolonu i prikriplene do neyi doloto 1 Burilna kolona skladayetsya z veduchoyi trubi 12 i burilnih trub 3 Pri burinni vibijnimi dvigunami doloto 1 nagvinchuyetsya na val vibijnogo dviguna 2 a burilna kolona z yednuyetsya z jogo korpusom Pri roboti vibijnogo dviguna burilna kolona i korpus dviguna ne obertayutsya a obertayetsya val dviguna z dolotom Pri burinni z vidborom kernu u komponovci nizu burilnoyi koloni KNBK vikoristovuyutsya kolonkovi snaryadi dlya vidboru vzirciv girskoyi porodi a zamist dolota vikoristovuyutsya burilni golovki Harakternoyu osoblivistyu obertalnogo burinnya ye promivannya sverdlovini vodoyu abo specialnoyu promivalnoyu ridinoyu protyagom usogo periodu roboti dolota na viboyi Dlya cogo dva ridshe odin abo tri burovi nasosi 17 ris 2 sho privodyatsya v diyu vid dviguniv 18 nagnitayut promivalnu ridinu po truboprovodu visokogo tisku manifolda 16 v stoyak trubu vstanovlenu v pravomu kuti vezhi dali v gnuchkij burovij shlang 11 vertlyug 7 i v burilnu kolonu Dosyagnuvshi dolota promivalna ridina prohodit cherez promivalni otvori i po kilcevomu prostoru mizh stinkoyu sverdlovini i burilnoyu kolonoyu pidnimayetsya na poverhnyu zahoplyuyuchi z soboyu chastinki viburenoyi porodi Dali v zholobnij sistemi 15 i v sistemi ochishennya promivalna ridina ochishuyetsya vid viburenoyi porodi i nadhodit u prijmalnu yemnist burovih nasosiv 19 zvidki znovu zakachuyetsya u sverdlovinu U miru pogliblennya sverdlovini burilna kolona pidvishena do talevoyi sistemi sho skladayetsya z kronbloka talevogo bloka 9 gaka 10 i talevogo kanata 8 podayetsya u sverdlovinu Koli veducha truba 12 uvijde u rotor 13 na vsyu dovzhinu vklyuchayut lebidku pidnimayut burilnu kolonu na dovzhinu veduchoyi trubi i pidvishuyut burilnu kolonu z dopomogoyu elevatora abo kliniv na stoli rotora Potim vidgvinchuyut veduchu trubu 12 i razom z vertlyugom 7 spuskayut u shurf obsadnu trubu vstanovlenu v pohilu sverdlovinu dovzhina yakogo dorivnyuye dovzhini veduchoyi trubi Shurf buritsya pid chas montazhu burovoyi ustanovki u pravomu kuti osnovi vezhi priblizno na seredini viddali vid centra do yiyi nogi Pislya cogo burilnu kolonu naroshuyut shlyahom prigvinchuvannya do neyi burilnoyi trubi dovzhinoyu priblizno 12 m znimayut z eleva tora abo kliniv spuskayut u sverdlovinu na dovzhinu naroshenoyi trubi pidvishuyut z dopomogoyu elevatora abo kliniv na stoli ro tora Potim iz shurfa pidnimayut veduchu trubu z vertlyugom prigvinchuyut yiyi do burilnoyi koloni zvilnyayut burilnu kolonu vid kliniv abo elevatora opuskayut doloto do viboyu i prodovzhuyut proces burinnya Dlya zamini znoshenogo dolota iz sverdlovini pidnimayut vsyu burilnu kolonu zaminyuyut doloto i znovu opuskayut kolonu Spusko pidijmalni roboti vedut takozh z dopomogoyu talevoyi sistemi Pri obertanni barabana lebidki talevij kanat namotuyetsya na baraban abo zmotuyetsya z nogo sho i zabezpechuye pidjom abo spusk talevogo bloka i gaka Do gaka za dopomogoyu shtropiv i elevatora pidvishuyut burilnu kolonu yaka pidnimayetsya abo opuskayetsya Pri pidjomi burilnu kolonu rozgvinchuyut na sekciyi dovzhina yakih viznachayetsya visotoyu vezhi blizko 25 m pri visoti vezhi 41 m Vidgvincheni sekciyi sho nazivayutsya svichkami vstanovlyuyut u lihtari vishki na specialnomu pidsvichniku Div takozhSverdlovinaLiteraturaMala girnicha enciklopediya u 3 t za red V S Bileckogo D Donbas 2007 T 2 L R 670 s ISBN 57740 0828 2 Ukrayinska naftogazova enciklopediya za zagalnoyu redakciyeyu V S Ivanishina Lviv Spolom 2016 603 s il tabl ISBN 9789669191403 Kockulich Ya S Kochkodan Ya M Burinnya naftovih i gazovih sverdlovin Kolomiya 1999 504 s Mislyuk M A Ribchich I J Yaremijchuk R S Burinnya sverdlovin Dovidnik K Interpres LTD 2002 TT 1 2 3 4 5 Yaremijchuk R S Voznij V R Osnovi girnichogo virobnictva Pidruchnik Kiyiv Ukrayinska kniga 2000 s 360 ISBN 966 7327 52 3 Bojko V S Bojko R V Tlumachno terminologichnij slovnik dovidnik z nafti i gazu Tt 1 2 2004 2006 rr 560 800 s Bileckij V S Osnovi naftogazovoyi spravi V S Bileckij V M Orlovskij V I Dmitrenko A M Pohilko Poltava PoltNTU Kiyiv FOP Halikov R H 2017 312 s Bileckij V S Gajko G I Orlovskij V M Istoriya ta perspektivi naftogazovidobuvannya Navchalnij posibnik V S Bileckij ta in Harkiv NTU HPI Kiyiv NTUU KPI imeni Igorya Sikorskogo Poltava PIB MNTU im akademika Yu Bugaya Kiyiv FOP Halikov R H 2019