Ручные агрегаты
Для устройства неглубоких водозаборных скважин и отверстий для установки столбов и опор применяются переносные высокомобильные агрегаты, которые ещё называются мотобурами. Питание их производится от электродвигателя, либо двигателя внутреннего сгорания.
Транспортировать мотобуры ещё проще, нежели малогабаритные установки. Для этого можно использовать легковые автомобили с прицепами, пикапы или небольшие грузовички.
https://youtube.com/watch?v=ZPsnaMMWaek
Состоят ручные мотобуры из шнека, соединённого с ним редуктора и двигателя. Двигатель передаёт на редуктор крутящий момент, который затем изменяется по скорости вращения и направлению. Кроме того, в зависимости от модификации, мотобуры снабжаются ручками для переноски, колёсами для передвижения, системой управления и штангами-удлинителями. Они дают возможность бурить скважины глубиной до 10-20м.
Эксплуатация нефтяных систем
Установка нефтяных систем производится блоками или агрегатами. В качестве монтажных основ используют облегченные опоры. Перед установкой машины осуществляется подготовка площадки, на которой будет вестись работа по сборке самой машины и сопутствующего оборудования. Подготовка включает в себя разметку и освобождение пространства от пожароопасных предметов. Опорную часть всей системы составляют лебёдочно-роторный блок и приключенные к нему болтами хозяйственная и вспомогательная установки. Далее собираются вертикальные оси, стол ротора и будущий центр скважины. В заключительном этапе монтируются вышка и примыкающее к ней оборудование. Сборка производится специальным машинным краном.
Карта расположения мест расположения буровых установок на нефть
По способу монтажа буровые машины для добычи нефти бывают:
- поагрегатные, когда сборка ведётся отдельными узлами и элементами;
- мелкоблочные, когда монтируются отдельные составляющие блочных систем;
- крупноблочные, когда заранее собранные системы скрепляются между собой на месте проведения работ.
Доставка буровой установки для бурения скважин на нефть установки к месту работы — сложный процесс. Транспортировку оборудования производят при помощи тягача и модульных систем. Если размер установки позволяет, то используют полуприцепной механизм. Весь процесс транспортировки устройства к площадке добычи условно можно разделить на этапы:
- проводится расчёт, согласно которому решается вопрос о средствах транспортировки;
- подготовка маршрута перевозки с учётом надёжности дорожного полотна, естественных уклонов и препятствий;
- подготовка крепёжного оборудования, которое должно надёжно зафиксировать элементы системы в процессе движения;
- погрузка.
По способу передвижения нефтяные установки бывают:
- самоходные, имеющие собственную моторную базу;
- передвижные, которые перемещаются при помощи специальных машин;
- стационарные, транспортировка которых возможна по частям или блокам.
На видео принцип работы буровой установки на нефть:
Технология бурения скважины на воду
из металлических труб или бревен
Бурение нужно выполнять с помощником. Один должен ключом поворачивать штангу вокруг своей оси, а другой ― молотком бить сверху, создавая тем самым дополнительную нагрузку. Вообще, желательно, чтобы эту работу выполняли 4 человека: двое исполнителей занимались прокруткой бура, а остальные осуществляли его подъем и опускание лебедкой.
Бур необходимо вытаскивать через каждые 50 см и хорошо очищать от грунта. Определить нужную глубину можно по уровню воды в выработке. Затем в скважину устанавливается обсадная труба с фильтрующей системой. Промежуток между трубой и землей следует залить бетонным раствором. Она будет возвышаться над грунтом.
После этого выполняется обустройство глиняного замка вокруг скважины. Если его не сделать, то все время в выработку будет проникать с поверхности дождевая и талая вода, что ухудшит ее качество.
На страховочный трос фиксируется насос с трубой для подачи жидкости и силовой кабель. Трубу подачи необходимо вывести наверх и приварить к кессону.
При глубоком залегании водоносного слоя бурение следует проводить с помощью спецтехники. Тем более что в некоторых ситуациях приходится выполнять несколько контрольных бурений для определения наилучшего источника.
Перед бурением требуется выполнить экспертизу. Запрещено обустраивать скважину на воду около септиков, выгребных ям и скоплений мусора.
Какое нужно буровое оборудование для бурения скважин на воду
Данный вопрос требует более глубокого рассмотрения, так как существует четыре основных способа бурения:
- ударный;
- шнековый;
- роторный
- с промывкой.
Каждый из них предполагает использования специально оборудования для бурения водоносной скважин.
Бурение ударным способом
В качестве основного инструмента для бурения скважины используется железная труба, к которой прикреплена желонка. Ударная часть – своего рода черпак, который выбирает на поверхность породу. Разрыхление подземных пластов производится ударами, когда трубу с желонкой, поднятую на высоту лебедкой отпускают под собственным весом в шурф.
Для выполнения работ потребуется:
- тренога из металлопроката;
- труба с желонкой;
- трос с крюком и лебедкой;
- комплект обсадных труб.
Процесс трудоемкий, а подвижность пластов требует быстроты.
Бурение шнековым способом
Способ подходит для грунтов с большим содержанием песка. В качестве бурильного оборудования для скважин небольшой глубины используется отруба, которую венчает резец. Вокруг стержень охватывают винтовые лопасти. Разрыхленная почва поднимается наружу по шнеку в результате вращения по принципу мясорубки.
Для выполнения работ потребуется специальная буровая шнековая установка, на которой закрепляются все необходимые элементы, оснащение, инструменты. Можно изготовить шнек самостоятельно из ледоруба, приварив к рабочей части Т-образную рукоять. Но так бурят абиссинский колодец, если грунт достаточно мягкий и рыхлый.
Бурение роторным способом
В качестве привода для бура используется гидравлическая или электрическая установка роторного типа, закрепленная на раме. На конце ударного инструмента находится долото из твердосплавного металла, которое разбивает породу.
Артезианские скважины бурятся иногда другим инструментом. Так, если почва глинистая, рыхлая, мягкая вместо него устанавливают ложковый бур. Это труба со спиралевидной нарезкой. Когда приходится работать с суглинками рабочим узлом является бур-змеевик. Работает по принципу штопора. Выбор зависит от типа грунта. Потребуется оснащение для промывки шурфа и запас воды.
Бурение с промывкой скважины
За один час работы можно пробурить более 13 метров. При этом водоносные пласты залегают на горизонте 40 метров. Этот метод применяется для бурения скважин на песок. Для выполнения работ необходимо организовать два контура подачи промывочной жидкости:
- Прямая промывка. Промывочный раствор подается в шурф, вымывая породу. Отработанная жидкость вместе с размытым грунтом выбрасывается на поверхность.
- Обратная промывка. Промывочный состав подается в выработанный шурф, чтобы вымыть почву. Жидкость откачивается на поверхность грязевым насосом.
Подача растворов производится по трубам и шлангам буровой установки. Технология предполагает, что подаваемая жидкость вымывает породу, охлаждает оборудование, а также способствует тому, чтобы обсадные трубы свободно размещались в шурфе.
Какая технология используется чаще всего
Здесь всё зависит от проектной глубины скважины и состава почвы на участке. Исходя из данных геологоразведки, подбирают наиболее оптимальный способ. Также нужно понимать, как найти воду для скважины.
Для бурения артезианских скважин применяют роторный способ. Это метод наиболее обоснован экономически, экологически и дает скважины различной глубины и диаметра в рыхлых почвах со скальными вкраплениями.
Суть его заключается в следующем:
- На конце ротора, приводимого в движение двигателем внутреннего сгорания, располагается специальный бур. Он измельчает породу.
- В скважину подается вода под давлением. Она размывает почву.
- Далее вода выводится наверх по полому каналу ротора. Эту технологию еще называют «бурение с промывкой»
- После установки обсадной трубы большого диаметра, работа идет меньшим долотом-буром.
- По завершению буровых работ необходимо произвести т.н. «разглинизацию» скважины. Нужно это из-за того, что водно-глиняный раствор засоряет поры, по которым артезианская вода будет поступать в скважину.
Скважина дает вам возможность иметь на своем участке запас воды, для полива ваших растений в парниках из поликарбоната с открывающимся верхом, информацию о которых найдете тут.
Роторное бурение используется чаще всего.
Достоинства перед другими способами:
Виды оборудования для бурения
К этому оборудованию относится вся техника, используемая в бурении и ремонте, а также вспомогательный инструмент.
Все это оборудование условно делится на 2 группы: технологическое и вспомогательное.
Небольшой группой являются вспомогательные инструменты. В основном они рассчитаны на обслуживание технологического оборудования, а также на укрепление стенок скважины.
К ним относятся:
- хомуты;
- вертлюги;
- обсадные трубы;
- шарнирные ключи.
Большой группой является — технологическое оборудование, к которому относятся разнообразные инструменты, используемые при бурении. Основным элементом любой буровой является долото, разрушающее породу и прокладывающее в земной коре скважину. Долота могут быть разных конструкции и диаметров.
По конструкции они делятся на 3 группы:
- Лопастные.
- Шарошечные.
- Секторные.
Важным элементом долота являются лопатки, которые, как лезвие, разрезают грунт. По назначению они могут быть для грунта, песка, глины и скальной породы. Эти детали вместе с долотами считаются самыми быстроизнашиваемыми.
Следующим элементом этого оборудования являются штанги, с помощью которых соединяют долото с приводом. Они могут быть цельноковаными и сварными, но тоже предварительно откованными.
Расширители — позволяют расширять скважину до необходимых для протаскивания труб размеров. Они отличаются по типу грунта, в котором могут использоваться.
Вертлюги, адаптеры и трубные захваты — тоже технологические приспособления. Каждое из них предназначено для выполнения определенной работы.
Необходимо отметить и аварийное оборудование, позволяющее предупреждать и устранять аварийные ситуации. Оно рассчитано на извлечение буровых колонн и обсадных труб.
О малогабаритной технике
Малогабаритная буровая установка В случае ограниченного бюджета подойдет для использования такой вариант, как малогабаритная установка. Это устройство для разработки скважин, глубина которых не является слишком большой. Оснащение подобного устройства включает в себя раму, лебедку, редукторный механизм, устройство для облегчения обсадки ствола и двигатель (электрическим либо топливным).
Чаще всего малогабаритные бурильные машины собираются на базе транспортного средства, и мощность их невелика. Однако ее с лихвой хватает для того, чтобы соорудить скважины на территории одного или двух хозяйств.
Подобная система создана из отдельных модулей. Это залог ее мобильности: буровая установка может быть быстро разобрана и оперативно собрана в условиях ограниченного пространства. Для большинства граждан, нуждающихся в организации небольших скважин, преимущества малогабаритных устройств очевидны:
- простота использования;
- небольшой вес;
- низкая стоимость как самой установки, так и осуществляемых с ее помощью работ;
- быстрая окупаемость;
- маленькие размеры относительно более масштабных установок;
- аккуратность процесса;
- отсутствие необходимости привлечения высококвалифицированного персонала.
Для бурения совсем неглубоких скважин можно использовать ручной мотобур. Благодаря бензиновому приводу он может эксплуатироваться в полевых условиях.
Легкость транспортировки, система регулировки подачи топлива, отсутствие необходимости в специальных знаниях – основные достоинства подобного малогабаритного устройства
Важно, что максимальная глубина скважины, которая может быть получена с его использованием – 50 метров
Классификации нефтяных буровых установок
Существует несколько общепринятых классификаций, в основе каждой из которых лежит определённый критерий.
По виду конструкционной системы буровые машины бывают:
- мачтовые, в которых механическая часть базируется на двух опорных элементах;
- башенные, в них присутствуют четыре опорных механизма. На каждый элемент нагрузка распределяется равномерно.
- передвижные преимущественно служат для разведывательных работ, в частности для забора проб грунта;
- стационарные используются для добычи полезных ископаемых.
По месту монтажа вышки бывают:
- наземные монтируются на грунт;
- морские устанавливаются на морское дно.
Виды буровых установок на нефть
Применение буровых установок
- Бурение неглубоких (до 25 метров) скважин небольшого диаметра (76—219 мм) при сейсморазведке и инженерных изысканиях.
- Бурение скважин средней глубины (до 600 м) — структурных и поисковых скважин на твёрдые полезные ископаемые.
- Бурение глубоких (до 6000 м) разведочных и эксплуатационных скважин на нефть и газ.
- Капитальный ремонт и испытания скважин на нефть и газ.
- Бурение скважин на воду.
- Бурение неглубоких (до 32 м) скважин большого диаметра (до 1,5 м) для строительства буронабивных свай (свайные фундаменты).
- Бурение взрывных скважин на открытых горных выработках и в шахтах.
- Сверхглубокое бурение (до 15 000 м) разведочных и эксплуатационных скважин на нефть и газ. (В России первая сверхглубокая скважина была пробурена глубиной 12 262 метров на Кольском полуострове).
Назначение установок
Они предназначены для бурения скважин следующих типов:
- Эксплуатационных. Позволяют добывать нефть и газ.
- Нагнетательных. С их помощью закачивают в продуктивные слои воду, газ или обычный воздух. Благодаря этому удается поддерживать в них необходимое для извлечения сырья давление, тем самым увеличивается эффективность использования добывающих скважин.
- Разведочных. Они позволяют находить месторождения и определять их контуры. При этом проводят испытания и оценивают запасы черного золота.
- Специальных (опорных, параметрических, оценочных и контрольных). Позволяют специалистам изучить пластовое строение участка, определить изменение свойств продуктивного пласта, отслеживать давление, а также определить уровень выработки определенных участков. Также с их помощью нефтяники обеспечивают внутрипластовое горение, газифицируют нефть, сбрасывают сточные воды в нижние слои и т. д.
- Структурно-поисковых. Позволяют определить расположение нефтегазоносных структур по верхним маркирующим горизонтам. При этом информацию удается получить с помощью неглубоких и недорогих скважин.
Алмазные бурильные долота
Алмазный буровой инструмент представляет собой твердосплавную алмазонесущую рабочую матрицу в стальном корпусе, который оборудован внутренней присоединительной замковой резьбой конусного вида.
Такой буровой инструмент различается по форме рабочей матрицы, по качественным характеристикам используемых алмазов, а также по применяемых промывочным системам.
Такие металлосодержащие порошки хорошо удерживают алмазы и дают возможность изготавливать рабочие матрицы с разной твердостью и износостойкостью. Наилучшими показателями по таким качественным характеристикам, как прочность, износостойкость и теплопроводность, обладают алмазные матрицы на основе вольфрама.
При изготовлении бурильных головок алмазного бурового инструмента применяются так называемые технические алмазы массой от 0,05 до 0,34 карата. При производстве такого долота, к примеру, диаметром 188 миллиметров, расходуется от 400 до 650 карат (от двух до двух с половиной тысяч алмазных зёрен).
Бурильные головки алмазных долот изготавливаются в двух модификациях:
- однослойные (типы КР. КТ, ДР, ДТ т ДК), на которых алмазные зерна размещены в поверхностном слое рабочих кромок металлических матриц по определённым схемам;
- импрегнированные (тип ДИ)Ю на которых мелкие алмазные зерна распределены равномерно по всей матрице.
Алмазный буровой инструмент
Алмазные долота бывают следующих типов:
- с поверхностным расположением алмазов;
- импрегированные (алмазы размещены на поверхности до 8 миллиметров);
- инструменты особых конструкций;
- с радиальным расположением каналов и с наружной поверхностью биконического вида (ДР);
- с напорным каналом и с тораидальными выступами (ДК);
- с синтетическим типом размещения алмазных зерен (С);
- с импрегированными алмазными зернами (И);
- лопастные (ДЛ);
- с внутренним конусом (ДВ);
- импрегированные с заостренными торцами лопастей (ДИ);
- универсальные (ДУ).
Такой породоразрушающий инструмент применяется при бурении глубоких (более трех километров) скважин. Стойкость алмазного инструмента по сравнению с шарошечным выше в 20- 30 раз.
Читать также:
Правила использования пробоотборника для нефтепродуктов
Бурение ударным способом
Ударный метод бурения был единственным до 40-х годов минувшего века. Это устаревший трудоемкий способ с медленной проходкой, но с помощью этой технологии можно получить колодец с длительным эксплуатационным периодом – 50 лет и больше.
- забивной стакан;
- лебедка;
- ударная штанга;
- каркас конструкции.
Забивной стакан изготавливается из патрубка. Нижняя часть заканчивается крепким режущим краем, имеющим скос внутрь стакана – это увеличивает производительность станка. Лебедка приводит в движение рабочий элемент. Он захватывает грунт и доставляет некоторую его часть наружу. Чтобы скважина не имела искривлений, лучше использовать буровой стакан длиной около 2 м.
Ударная штанга совершает повторяющиеся удары по верхушке патрубка, за счет этого оборудование все глубже проходит в землю. На каркасе крепятся все вышеперечисленные детали, а также блок и трос для лебедки. Трос должен быть устойчивым к разрыву. Лучше предусмотреть запас, так как нагрузка на трос может резко увеличиваться.
В процессе пробивания колодца ударным способом нужно строго соблюдать вертикальность ствола: в искривленной скважине будет сложно монтировать обсадные трубы.
Необходимые механизмы для изготовления устройства роторного бурения
Простейшая установка роторного бурения должна иметь станину, обеспечивающую передвижение мотора в вертикальном направлении. К нему через вертлюг устанавливают бур. Данный элемент также необходим для подачи воды внутрь колонны. Чтобы изготовить собственноручно роторное устройство, рекомендуется подготовить следующее:
- Вертлюг и шланги – важнейшие элементы устройства. При отсутствии навыков токаря, их рекомендуется купить. Для эффективной работы данные элементы должны быть изготовленными с высокой точностью. Это обеспечит достаточную герметичность и предупредит протечки бурового раствора. Вертлюг и шланги оснащаются одинаковой резьбой. В противном случае для их соединения понадобится переходник. Штанги должны иметь трапециевидную резьбу, которая проще в изготовлении.
- Мотор-редуктор следует приобрести заранее. Требуемые характеристики – мощность 2,2 кВт, минимальное количество оборотов в минуту 60-70. Если мотор обладает лучшими характеристиками, для его питания понадобится сеть в 380 В.
- Предварительно покупается лебедка. Ее привод может быть ручным или электрическим. Минимально допустимая грузоподъемность лебедки – 1 т.
Технология добычи
Когда скважина полностью обустраивается, то на нее устанавливают оборудование для добычи.
Существуют три наиболее распространенных способа добычи нефти.
Фонтанный
Нефть или газ поднимается на поверхность земли по стволу скважины самостоятельно (под действием пластового давления).
Его преимущества:
- простой;
- минимальные затраты электричества;
- простое управление откачкой;
- длительный срок эксплуатации техники.
Для контроля над такой скважиной на нее устанавливают запорную арматуру, которая в процессе добычи позволяет управлять потоком сырья (контролировать его давление и консервировать скважины).
После окончания фонтанирования остатки нефти начинают качать газлифтным и насосным способами.
Газлифтный
Это способ применяют в том случае, если пластового давления не хватает для естественного извлечения сырья из недр. В этом случае для выталкивания нефти на поверхность в скважину компрессорами закачивают воздух или углеводородный газ. Данный способ бывает компрессорным и бескомпрессорным.
Первый мы уже рассмотрели, во втором же случае в пласт подают газ, уже находящийся под нужным давлением. Его берут с соседних месторождений.
Преимущества этого способа:
- позволяет более эффективно разрабатывать месторождения (выкачивать из них больше нефти);
- с его помощью можно вести добычу на сильно искривленных скважинах;
- можно работать с очень загазованными и перегретыми пластами;
- позволяет полностью контролировать рабочий процесс;
- удается автоматизировать управление;
- можно сразу эксплуатировать несколько пластов;
- позволяет контролировать отложение парафина и солей.
Основными минусами газлифта считаются:
- высокая цена оборудования;
- небольшой КПД.
Из-за этого его используют чаще всего для подъема легкой нефти с большим содержанием попутного газа.
Насосный
Этот способ предусматривает подъем нефти с помощью насосов, опускаемых в скважины. Данным способом качают сырье с глубины до 2500 м. При этом один насос выкачивает за сутки из скважины до 500 м³ сырья.
По конструкции насосы бывают штанговыми и бесштанговыми. Последние являются погружными электрическими центробежными устройствами.
Штанговые устройства состоят из насосных труб и подвешенных в них плунжеров. При этом возвратно-поступательное движение плунжеров в них позволяет создать станок-качалка. На него передает крутящий момент электромотор с помощью многоступенчатого редуктора.
Из-за не слишком низкой надежности и производительности штанговые устройства сегодня заменяют электрическими центробежными погружными насосами (ЭЦН).
Конструкция ударно-канатных агрегатов
Ударно-канатные буровые установки на воду состоят из нескольких частей.
Станина, имеющая треугольный профиль. Для ее изготовления в домашних условиях используются стальные трубы. Также станина может иметь форму буквы «Н». Полученная рама оснащается телескопическими штангами.
Рабочий инструмент (снаряд). Делается из обрезка трубы диаметром 100-200 мм, длиной 1-2 м. Снаряд специально утяжеляют до 100 кг или больше, что позволяет произвести процесс бурения эффективней.
Лебедка. Необходима для подъема и спуска снаряда. Может оснащаться электродвигателем, что позволяет провести весь процесс бурения без применения физической силы. В противном случае для подъема рабочего инструмента используется стальной трос.
Бурение роторным способом
Роторный метод используется как замена ударного с 1940 г. Аппараты для такого бурения характеризуются высокой производительностью.
В конструкцию станка данного типа входят такие детали:
- ротор;
- приемный и запасной резервуар;
- спуско-подъемный механизм;
- желоба;
- бурильная колонна.
Станок перевозится на шасси экскаватора или прицепах грузовых автомобилей. Высокоскоростная машина прочная и маневренная. Для дробления почвы используется вращающийся бур. Для работ на большой глубине нужно применить дополнительные детали – лебедку и буровой станок.
Для механического пробивания колодца используется не вышка, а тренога, которая сооружается из пятиметровых деревянных брусьев либо металлических труб.
При работе в сыпучих почвах используются обсадные колонны. В большинстве случаев они монтируются на удалении от дна колодца. При необходимости углубления скважины колонны опускаются до самого источника воды. При помощи желонки песок и грунт внутри скважины убираются и поднимаются наружу.
