Как это сделано, как это работает, как это устроено. Глубокое бурение на нефть и газ Принцип работы буровой установки
Учитывая количество материалов на рынке, сегодня буровую установку для добычи воды можно изготовить собственными руками. Для этого необходимо желание, схема буровой установки и понимание, как работает буровая установка. Так делает достаточно много людей с целью экономии средств, т.к. профессиональная спецтехника стоит значительных денег и для одноразового использования покупка не всегда является рациональной. Но сразу стоит отметить, что использовать буровую установку, выполненную своими руками, в глобальных целях не получится. Для крупномасштабных работ и в строительной сфере понадобиться установка, предлагаемая специализированными компаниями.
Буровая установка собственными руками: основные разновидности
- Ложковый бур. Данный бур станет идеальным вариантом для грунта, который состоит из песка с глиной или просто глины. Вручную можно изготовить подобный бур в двух вариантах и каждый их низ выполняется с ковшеобразным резцом. Низ ложки с правой стороны делается в виде поперечного выступа, слева же он делается в виде резца. Для того чтобы изготовить ложку зачастую подбирают трубу с наиболее подходящим диаметром.
- Змеевиковый бур. По своей конструкции он напоминает бураву по дереву. Подобный бур зачастую применяется для бурения глиняных грунтов и плотных суглинков. Работает подобная буровая установка по принципу штопора, вращаясь, он постепенно извлекает из-под земли части грунта. Прежде чем использовать, необходимо лезвие закалить для повышения прочностных характеристик. Сам резец должен быть выполнен в виде хвоста ласточки. Неплохо бурить землю могут ледовые рыболовные буры.
- Буровые долота. Подобный вид установок зачастую используется для бурения твердой породы грунтов и валунно-галечных отложений. При этом угол заострения делается таким образом, чтобы он оптимально подходил для данного участка земли. К примеру, при работе с твердыми породами, угол должен быть от 110 до 130 градусов. Если же должно проводиться бурение мягких пород, тогда оптимальным будет угол в пределах 30-70 градусов. Долота также могут быть разной формы, и она определяется по виду грунта.
Заводские буровые установки или самодельные аналоги?
Вы уже знаете, как работает буровая установка, выполненная своими руками и какие нюансы необходимо учитывать. Но все же, если вы действительно хотите провести качественное и эффективное бурение, лучше отдавать предпочтение заводским буровым установкам. Они значительно производительней и выполнены с полным учетом требованием и норм, поэтому максимально безопасны для оператора. Буровы установки, которые предлагает наша компания, выполнены по оптимальным схемам буровых установок с применением импортных деталей и применением инновационных технологий, поэтому прослужат своему владельцу на протяжении многих лет.
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:
- 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.
- При бурении скважин с глубиной до 0,6 километра, которые используются в качестве инструмента разведки при изучении пластов на наличие твердых полезных ресурсов.
- 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.
- При бурении особо глубоких скважин: их протяженность составляет до 15 километров, и они делаются для разработки свежих мест с содержанием нефтяных и газовых продуктов.
- При создании скважин для водоснабжения.
- В ходе работ по капремонту промышленных скважин.
- В процессе испытания скважин на наличие в них полезных жидких и газообразных ресурсов.
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:
- 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.
- Органы для обеспечения сооружения энергией: электрические, бензиновые или дизельные моторы, приводы различного типа, гидравлическая система, пневматические устройства.
- Дополнительные части (вспомогательного типа). К ним относятся механизмы для транспортировки, металлические изделия, запасные лебедки, осветительные приборы, средства по отоплению, водоснабжению и т.д.
- Информационные органы, которые отвечают за регулировку, корректировку и отслеживание параметров процесса бурения.
- 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.
В горно-перерабатывающей промышленности, при таких работах, как прокладывание шахт, туннельных проходов, а также при строительстве железнодорожных проходов и метрополитенов широкое применение нашло такое оборудование, как буровая установка гидравлического типа действия.
Эскплуатация буровой гидравлической установки
Посредством работы данной установки происходит забой и обработка различных поверхностей, таких как фундамент, кровельные поверхности и тому подобные объекты. Посредством работы данной буровой установки гидравлического типа, происходит , а также поиски залежей полезных ископаемых.
Данное оборудование обладает массой преимуществ, которыми обусловлен выбор именно этого оборудования. К таким весомым преимуществам можно отнести, во-первых, скорость, с которой работает данное оборудование. Рабочей скоростью буровой гидравлической установки является обработка порядка двух метров поверхности в одну минуту времени, что является очень высокими скоростными показателями. Данный показатель является средним показателем, поскольку скорость приведена в средних пределах, и разные модели буровых установок имеют различия в данном показателе.
Еще одним немаловажным показателем, которым отличается данное оборудование, является то, что данное оборудование оснащается в зависимости от модели таким дополнительным оборудованием, как стрелы выдвижного типа. За счет того, что система данной буровой установки является гидравлической, работа всей техники выполняется бесперебойно и достаточно легко.
К тому эксплуатировать данную установку можно без опаски, вся система оснащается специальными датчиками, которые показывают критические точки, после которых работу следует останавливать. Еще одним немаловажным параметром, который имеет положительное влияние на выбор именно этого оборудования, является то, что система способна к самостоятельной промывке рабочих органов. Что в свою очередь препятствует образованию засоров и попаданию загрязнений в рабочие органы, а следовательно предотвращая их быстрый износ.
Устройство гидравлической буровой установки
Привод данной установки осуществляется посредством двигателя, который работает за счет дизельного топлива. Такой вид привода обеспечивает работу данной установки ровным и безвибрационным образом. К тому посредством работы данного вида привода буровая установка способна обрабатывать большие участки работ, что продуктивно сказывается на ее производительных характеристиках.
Центр тяжести буровой гидравлической установки расположен достаточно низко, поэтому данная установка как нельзя лучше подходит для проведения работ в туннелях и местах, где достаточно сжатые условия. Работа данной буровой установки проходит стабильно и без аварий.
К тому же в дополнительное оснащение буровой гидравлической установки входит такое оборудование как молотки для бурения, специальная анкеровочная машина и стрелы. Посредством работы данного оборудования машина выполняет большой спектр действий, и множество работ с достаточно большой скоростью. В зависимости от модели буровой установки, она может отличаться различными характеристиками, например, некоторые установки могут быть на колесном шасси, некоторые выполняются в гусеничном варианте.
Так же данная установка может оборудоваться дополнительными площадками для выполнения работ, то есть верхней и нижней, которая расположена непосредственно перед входом в скважину. Такие характеристики, как глубина бурения могут варьироваться в зависимости от модели и марки данной техники, как правило, средним показателем является порядка полутора тысяч метров. Мощность буровой гидравлической установки так же может иметь различия, однако средним показателем является мощность равная порядка двумстам лошадиным силам.
), создать поле для сбора тепла из земли при устройстве теплового насоса земля-воздух, при устройстве столбчатого фундамента и многих других строительных работах. Облегчит и значительно ускорит процессы малогабаритная буровая установка. Имея некоторый навык сварки, ее можно сделать своими руками.
Виды самодельных буровых установок
Для самостоятельного бурения скважин (на воду и не только) требуется хоть небольшая буровая установка. Глубина скважин редко бывает меньше 20 метров и без применения хоть простейших механизмов обойтись очень сложно. Если говорить о техниках бурения и типах бутовых установок, то сделать своими руками можно следующие буровые:
Выбор типа буровой установки для изготовления ее своими руками зависит от геологии местности, где будут бурить, влияет также глубина залегания водоносных слоев. Наиболее универсальный метод — ударно-канатный. Хорошо проходят разные грунты при помощи роторного оборудования с использованием воды (этот способ называют еще гидробурение). Для разных типов грунтов используют разной формы долота, а измельченный грунт вымывается на поверхность водой.
Самый «капризный» по грунтам шнековый бур, зато он неплохо справляется с вязкими грунтами — глинами, суглинками, но с валунами и каменистым грунтом он застревает.
Виды самодельных канатно-ударных бурильных установок
При изготовлении буровой установки под канатно-ударное бурение есть два важных элемента: станина и стакан (патрон, желонка). Для самого простого варианта можно сделать станину из трех-четырех труб, которые соединяются над местом, где будет проходить бурение. Там крепят блок, через него перекидывают гибкий стальной трос. На конце троса привязан бурильный снаряд. Вот и вся конструкция. Приводится в действие эта «установка» мышечной силой — за трос тянут, потом резко опускают. Снаряд понемногу углубляется.
Для снижения физических нагрузок устанавливают лебедку, для еще большей автоматизации — мотор с редуктором, вращающим вал лебедки. При этом важно придумать систему, которая позволит освобождать вал лебедки и сбрасывать желонку.
Рама-тренога не всегда удобна — она требует большой площади. Причем для устойчивости «ноги» должны находится на равном расстоянии от центра. Не помешают также перемычки между всеми опорами. Вот в этом случае буровая установка будет стоять надежно. Есть еще один вариант рамы — в виде буквы «Н» с телескопическими штангами (на фото ниже).
Вертикальная стойка тоже телескопическая. Она позволяет менять высоту, с которой сбрасывается снаряд. В остальном комплектация такая же.
Как работает буровая установка ударно-канатного бурения, сделанная своими руками из подручных материалов, смотрите в видео. Такую конструкцию точно повторить несложно.
Подробнее о том, как пробить и обустроить скважину для воды описано .
Как сделать установку для роторного бурения
Буровая гидравлическая установка должна иметь станину, которая позволяет передвигать вверх/вниз мотор, к которому через вертлюг подсоединяют бур. Также через вертлюг внутрь колонны поддается вода.
При изготовлении буровой установки своими руками, рекомендован такой порядок действий:
Рама мини-буровой установки состоит из трех частей:
- горизонтальной платформы;
- вертикальной рамы;
- подвижной рамы (каретка), на которой закреплен мотор.
Основа варится из толстостенной трубы — толщина стенки 4 мм, минимум — 3,5 мм. Лучше — из профилированной сечением 40*40 мм, 50*50 мм или около того, но подойдет и круглая. При изготовлении рамы малой буровой установки точность неважна. Важно соблюдать геометрию: вертикальность и горизонтальность, одинаковые углы наклона, если это необходимо. А размеры «подгоняются» по факту. Сначала варится нижняя рама, измеряется. Под имеющиеся размеры изготавливается вертикальная рама, а по ее размерам — каретка.
Простой форты бур можно сделать самостоятельно — их варят из обычной стали (чертеж на фото ниже). Если брать высоколегированную сталь, ее сложно приварить к штангам. Для сложных и каменистых грунтов лучше купить бур в специализированной кампании — они имеют сложную форму, есть много разных видов.
Чтобы работать было проще, подключают два пульта с возможностью реверсного хода. Один ставят на мотор, второй на лебедку. Вот, собственно, и все.
В конструкции буровой установки роторного или шнекового бурения главное — вертлюг, но его изготовить без опыта нереально. Для тех, кто хочет сделать его самостоятельно, выложим фото и его чертеж.
Простейшая установка для шнекового бурения
Если водоносные слои неглубоко, грунты мягкие, можно обойтись механической буровой установкой со шнеком. Это та же тренога или любая другая рама с блоком через который перекинут трос. Только вместо желонки или бурового стакана к тросу привязан шнек. В верхней его части имеется перекладина, при помощи которой его проворачивают.
Для облегчения процесса желательно наличие лебедки или хотя-бы ворота (по типу колодезного). Но можно сделать роторную бурилку, похожую на описанную выше. Изменится только строение вертлюга — он нужен без отвода под подачу воды. Работа одной из бурильных установок, собранной мастеровым человеком своими руками, из подручных материалов — на следующем видео. Можно рассмотреть и особенности конструкции.
И последний момент — видео о том, как сделать шнек для буровой установки своими руками.
Наличие практически всех необходимых компонентов в свободном доступе позволяют при ответственном подходе собрать собственную буровую установку. Другое дело, что для бурения нефти (к примеру) она вряд ли подойдёт.
Для того чтобы увидеть уже готовое решение Вы можете перейти на сайт производителя. Установка обладает функцией провывки, а так же шнеками. Пожалуй, это лучший вариант для использования в непроизводственных масштабах.
Как уже было сказано выше, использовать подобную установку не следует на строительных площадках. Ниже приводятся типы агрегатов, для которых при желании можно найти все необходимые компоненты (для самостоятельной сборки):
- ложковый бур;
- змеевиковый бур;
- буровые долота.
Первый вариант бура является наиболее распространённым. Дело в том, что в большей степени на территории России присутствуют глинистые земли. Содержание песка варьируется от места к месту.
Изготовить подобный бур можно из обыкновенной трубы большого диаметра. Ложка вырезается таким образом, чтобы с правой стороны был небольшой поперечный выступ. Левая сторона должна быть в виде резца.
По большому счету змеевиковый бур – это не что иное, как гигантское сверло. «Суперштопор» позволяет буквально «высверливать» тяжёлые и вязкие суглинки. Настоятельно рекомендуется перед использованием бура закалить его.
Сам резец выполняется в форме ласточкиного хвоста. Принцип работы прост и понятен. Наверняка все знают о том, что рыболовные буры (зимняя подлёдная рыбалка) так же хорошо бурят и грунт.
Буровые долота используются исключительно для бурения сверхплотных пород. Не стоит забывать о том, что бурение должно производиться под углом в 130 градусов. Пусть Вас не пугает подобный тупой угол.
Разрушение породы возможно только под означенным выше углом. В противном случае наблюдается быстрый разогрев бура и его затупление. Если грунт достаточно мягкий, уголь может быть снижен до 30-70 градусов.
Нет какой-то универсальной формы долота. Оно подбирается непосредственно на месте. После того, как был определён тип почвы.
Компьютерная модель в видео наглядно продемонстрирует принцип работы буровой установки:
