Буровая установка — это интегрированная система, которая бурит скважины , такие как нефтяные или водяные скважины, или скважины для закладки свай и других строительных целей, в недра земли. Буровые установки могут представлять собой массивные конструкции, в которых размещается оборудование, используемое для бурения водяных , нефтяных скважин или скважин для добычи природного газа, или они могут быть достаточно маленькими, чтобы их мог перемещать вручную один человек, и такие установки называются шнеками . Буровые установки могут отбирать пробы подземных месторождений полезных ископаемых, проверять физические свойства горных пород, почвы и грунтовых вод , а также могут использоваться для установки подземных сооружений, таких как подземные коммуникации, контрольно-измерительные приборы, туннели или колодцы. Буровые установки могут представлять собой мобильное оборудование, установленное на грузовиках, гусеницах или прицепах, или более постоянные наземные или морские конструкции (например, нефтяные платформы , обычно называемые «морскими нефтяными вышками», даже если они не содержат буровую установку). Таким образом, термин «установка» обычно относится к сложному оборудованию, которое используется для проникновения на поверхность земной коры .
Буровые установки малого и среднего размера являются мобильными, например, те, которые используются при разведочном бурении полезных ископаемых, взрывных работах, водяных скважинах и экологических исследованиях. Более крупные буровые установки способны бурить тысячи метров земной коры , используя большие « буровые насосы » для циркуляции бурового раствора (шлама) через буровое долото и вверх по кольцевому пространству обсадной колонны для охлаждения и удаления «бурового шлама» во время бурения. скважина пробурена. Подъемники на буровой вышке могут поднять сотни тонн труб . Другое оборудование может закачивать кислоту или песок в резервуары для облегчения добычи нефти или природного газа; а в отдаленных местах может быть постоянное проживание и питание экипажей (которых может быть более сотни). Морские буровые установки могут работать на расстоянии тысяч миль от базы снабжения с нечастой сменой экипажа или цикличностью.
До тех пор, пока в конце 19 века не были разработаны двигатели внутреннего сгорания , основным методом бурения горных пород была сила мышц человека или животного. Техника бурения нефти посредством ударного или роторного бурения берет свое начало во времена древней китайской династии Хань в 100 г. до н. э., когда ударное бурение использовалось для добычи природного газа в провинции Сычуань. [1] Ранние методы бурения нефти и газа казались примитивными, поскольку требовали некоторых технических навыков. [1] [2] Навыки включали наличие тяжелых железных бит и длинных бамбуковых шестов, производство длинных и прочных тросов, сплетенных из бамбукового волокна, и рычагов. Тяжелые железные биты были прикреплены к длинным бамбуковым тросам, подвешенным к бамбуковым вышкам, а затем неоднократно поднимались и опускались в вырытую вручную яму, когда от двух до шести человек прыгали на рычаг. [1] Нефтяные скважины династии Хань, пробуренные ударным бурением, были эффективными, но к 10 веку достигли глубины только 10 метров и 100 метров. [1] К 16 веку китайцы исследовали и бурили нефтяные скважины глубиной более 2000 футов (610 м). [2] Китайская технология бурения скважин была представлена в Европе в 1828 году. [3] Модернизированный вариант древней китайской техники бурения был использован американским бизнесменом Эдвином Дрейком для бурения первой нефтяной скважины в Пенсильвании в 1859 году с использованием небольших паровых двигателей для привода процесса бурения. а не человеческими мышцами. [1] Бурение с помощью канатного инструмента было разработано в древнем Китае и использовалось для бурения скважин с морской водой. В соляных куполах также находился природный газ, который добывался некоторыми скважинами и использовался для испарения рассола. Дрейк узнал о бурении кабельных инструментов от китайских рабочих в США [4]. Первым основным продуктом был керосин для ламп и обогревателей. [5] [6] Подобные события вокруг Баку подпитывали европейский рынок.
В 1970-х годах, за пределами нефтегазовой промышленности, шарошечные долота, использующие циркуляцию бурового раствора, были заменены первыми пневматическими поршневыми бурами с обратной циркуляцией (RC) и стали по существу устаревшими для большинства неглубоких буровых работ и теперь используются только в определенных ситуациях, когда камни исключают другие методы. RC-бурение оказалось намного быстрее и эффективнее и продолжает совершенствоваться благодаря улучшению металлургии, созданию более твердых и долговечных долот, а также компрессоров, обеспечивающих более высокое давление воздуха в больших объемах, что обеспечивает более глубокое и быстрое проникновение. Алмазное бурение практически не изменилось с момента его создания.
Буровые установки для добычи нефти и природного газа используются не только для выявления геологических резервуаров, но также для создания скважин, позволяющих добывать нефть или природный газ из этих резервуаров. В первую очередь на наземных месторождениях нефти и газа после бурения скважины буровая установка выводится из скважины, а к скважине перемещается сервисная установка (меньшая по размеру), специально построенная для заканчивания скважин, для получения ну онлайн. [7] Это освобождает буровую установку для бурения еще одной скважины и оптимизирует работу, а также позволяет специализировать определенные услуги, т.е. заканчивание скважин по сравнению с бурением.
Буровые установки для горнодобывающей промышленности используются для двух основных целей: разведочного бурения, целью которого является определение местоположения и качества полезных ископаемых, и эксплуатационного бурения, используемого в производственном цикле добычи полезных ископаемых. Буровые установки, используемые для взрывных работ в открытых шахтах, различаются по размеру в зависимости от размера желаемой скважины и обычно подразделяются на меньшие предварительно разделенные и более крупные эксплуатационные скважины. В подземной добыче (твердых пород) используются различные буровые установки в зависимости от желаемой цели, например, добыча, установка болтов, прокладка кабелей и прокладка туннелей.
.jpg/1280px-Mercedes_Benz_Atego_-_Bohranlage_(1).jpg)
На ранних этапах разведки нефти буровые установки носили полустационарный характер, а вышки часто строились на месте и оставлялись на месте после завершения бурения скважины. В последнее время буровые установки представляют собой дорогие машины, изготовленные по индивидуальному заказу, которые можно перемещать из скважины в скважину. Некоторые легкие буровые установки похожи на мобильные краны и чаще используются для бурения водяных скважин. Для перемещения на новое место более крупные наземные установки необходимо разобрать на секции и загрузить, и этот процесс часто может занимать недели.
Небольшие мобильные буровые установки также используются для бурения или бурения свай . Буровые установки могут варьироваться от 100-тонных (91 000 кг) шнековых установок непрерывного полета (CFA) до небольших пневматических установок, используемых для бурения скважин в карьерах и т. д. В этих установках используются те же технологии и оборудование, что и в нефтяных буровых установках, только на меньших размерах. шкала.
Механизмы бурения, описанные ниже, различаются механически с точки зрения используемого оборудования, а также с точки зрения метода, с помощью которого буровой шлам удаляется с режущей поверхности сверла и возвращается на поверхность.
Автоматизированная буровая установка (АБУ) — автоматизированная полноразмерная шагающая наземная буровая установка, предназначенная для бурения длинных боковых участков горизонтальных скважин для нефтегазовой отрасли. [8] ADR — это маневренные буровые установки, которые могут перемещаться с площадки на площадку к новым буровым площадкам быстрее, чем другие полноразмерные буровые установки. Каждая установка стоит около 25 миллионов долларов. ADR широко используется на нефтеносных песках Атабаски . По данным Oil Patch Daily News, «каждая буровая установка будет производить 50 000 человеко-часов работы на этапе строительства, а после завершения на каждой действующей буровой установке будет прямо или косвенно занято более 100 рабочих». По сравнению с обычными буровыми установками компания Ensign, международный подрядчик по оказанию нефтесервисных услуг, базирующийся в Калгари, Альберта, утверждает, что ADR «более безопасны в эксплуатации, имеют «усовершенствованные средства управления», «снижают воздействие на окружающую среду, обеспечивают быструю мобильность и улучшенную связь между поле и офис». [8] В июне 2005 года компания Deer Creek Energy Limited, расположенная в Калгари, занимающаяся добычей нефти и песка, мобилизовала первую специально разработанную наклонную автоматизированную буровую установку (ADR), Ensign Rig No. 118, для парогравитационного дренажа (SAGD). [9]
Шнековый бур представляет собой инструмент спиралевидной формы. Его основная функция — сверление отверстий в земле и других материалах или поверхностях, таких как лед, дерево и т. д. Конструкция шнека зависит от типа материала, который он предназначен для бурения, поэтому существуют разные типы шнековых сверл. . [10] Шнековые буры бывают разных размеров и могут бурить скважины на глубину до 95 футов под землей. Они известны своей универсальностью, экономят время и энергию во время строительных работ или даже личных проектов.
Буровой ковш, или шнековый ковш, представляет собой буровую головку, внутри которой накапливается грунт, и которую можно периодически поднимать из ямы для опорожнения. [11]
После завершения цементирования обсадной колонны буровая установка, оборудование и материалы вывозятся с буровой площадки. Меньшую установку, известную как установка для капитального ремонта или установка для заканчивания, перемещают по стволу скважины. Меньшая установка используется для остальных операций по заканчиванию.