Буріння на нафту та газ – це складний промисловий процес, який базується на широкому спектрі спеціалізованого обладнання, від самої бурової установки на поверхні до свердловинних інструментів, які видобувають вуглеводні. Розуміння функцій кожного компонента має важливе значення для нафтових і бурових інженерів. У цій статті наведено вичерпний огляд бурового обладнання, основних бурових систем, загальних свердловинних інструментів і різних класифікацій бурових установок, що використовуються на суші та в морі.
Що таке буріння?
Буріння — це процес створення свердловини (свердловини) на земній поверхні для доступу до підземних запасів нафти або природного газу. Це досягається за допомогою спеціальної конструкції, яка називається буровою установкою, яка обертає бурове долото, щоб проникати в шари каменю та ґрунту. Долото з'єднане з буровою довгою металевою трубою, відомою як бурильна труба, яка також циркулює буровий розчин, щоб перенести уламки породи назад на поверхню.
Що таке нафтова бурова установка?
Нафтова бурова установка — це велика споруда, обладнана обладнанням для видобутку та переробки нафти й газу з глибини земної поверхні, часто розташована в океанах або великих водоймах (офшорні бурові установки). Він складається з платформи, побудованої на стовпах або поплавцях, розміщення обладнання та персоналу. У високій вежі, яка називається буровою вишкою, розміщується бурове обладнання, а довга металева труба (бурильна колона) вставляється в землю для видобутку вуглеводнів із підповерхневих резервуарів.
Основні системи всередині бурового обладнання
Розуміння ключових систем бурової установки є фундаментальним для розуміння її загальної функції.
- Підйомна система та лебідки:Відповідає за підйом і опускання бурильної колони та інших інструментів у стовбур свердловини. Лебідка складається з великої котушки, намотаної зі свердлінням, а також набору гальм для контролю швидкості та руху.
- Система обертання:Забезпечує обертальний рух бурильної колони та бурового долота на дні свердловини. Ця система зазвичай включає поворотний стіл або верхній привід, який забезпечує необхідний крутний момент, а також систему келлі або верхнього приводу для передачі обертання від бурової установки до бурильної колони.
- Циркуляційна система:Необхідний для перекачування бурового розчину (шламу) вниз по бурильній колоні та назад на поверхню. Він включає в себе грязьові насоси, які переміщують рідину з бурових ям у бурильну колону, і ємності для бурового розчину, які зберігають і обробляють рідину перед її закачуванням у свердловину. Різні клапани та колектори контролюють потік рідини.
- Система живлення:Забезпечує енергію, необхідну для роботи всіх компонентів бурової установки. Зазвичай це дизельні двигуни або електродвигуни, які приводять в дію лебідки, грязьові насоси та інше обладнання. Генератори постачають електроенергію для освітлення, опалення та інших електричних систем на буровій платформі.
- Система безпеки та контролю колодязя (запобігання вибуху):Запобігає неконтрольованим витокам нафти або газу зі свердловини. Ця система включає противикидові пристрої (BOPs)-великі клапани, встановлені на гирлі свердловини для герметизації свердловини у разі удару або викиду-а також сигналізацію, датчики та пристрої аварійного відключення.
Загальні свердловинні інструменти та компоненти
Нижче наведено перелік загальних інструментів для буріння та видобутку, які використовуються під час експлуатації свердловин, кожен з яких виконує певну функцію:
| Інструмент/компонент | функція |
|---|---|
| Вуздечка | Підтримує та розподіляє вагу полірованого стрижня, зменшуючи навантаження на поверхню обладнання. |
| Полірований стрижневий затиск | Фіксує полірований стрижень, щоб запобігти його переміщенню під час роботи. |
| Направляюча штанга | Зберігає поліровану штангу та насосну штангу на одній лінії для плавної та ефективної роботи. |
| Полірований стрижень | Довгий гладкий стрижень, що з'єднує поверхневий насосний агрегат із свердловинним насосом, передає потужність. |
| Сальник | Ущільнення проти полірованого стрижня, щоб запобігти витоку свердловини на поверхню. |
| Запобіжний клапан | Скидає надлишковий тиск із сальника, запобігаючи пошкодженню обладнання. |
| Лінія потоку | Труба транспортування видобутих рідин від гирла свердловини до виробничих цехів. |
| Головка трубки | Компонент, встановлений над головкою обсадної труби, забезпечує захисний корпус для труб і ущільнює кільце-кільцевої труби. |
| Обсадна головка | Встановлюється поверх обсадної труби свердловини, закріплюючи та герметизуючи обсадну трубу в стовбурі свердловини. |
| Полірована штокова муфта | З’єднує поліровану штангу з колоною насосних штанг, передаючи поверхневу потужність до свердловинного насоса. |
| Поверхнева труба | Ділянка труби, встановлена на поверхні, щоб забезпечити структурну підтримку обладнання гирла свердловини. |
| Трубна колона | Колона труб, яка використовується для транспортування нафти з пласта на поверхню. |
| Насосна штанга | Довгий різьбовий стрижень, який передає насосний рух від поверхні до свердловинного насоса. |
| НКТ | Сполучені між собою труби, які транспортують рідину від свердловинного насоса на поверхню. |
| Стовбурна муфта | З’єднувач, який використовується для з’єднання двох секцій труб або насосних штанг. |
| Муфта насосної штанги | Фітинг, який використовується для з’єднання двох секцій насосних штанг. |
| Пересувний клапан | Клапан усередині стовбура насоса, який рухається вгору та вниз, дозволяючи рідині входити під час руху вгору та виходити під час руху вниз. |
| Бочка насоса | Циліндрична частина насоса, де плунжер рухається вгору та вниз для створення рідини для всмоктування та підйому. |
| Металевий поршень | Твердий стрижень, який рухається вгору та вниз всередині стовбура насоса, створюючи всмоктування та піднімаючи рідину на поверхню. |
| Стоячий клапан | Розташований у нижній частині стовбура насоса, що дозволяє рідині надходити в насос під час руху вгору. |
| Сидіння ніпель | Компонент, встановлений у колоні насосно-компресорних труб, який забезпечує опорне сідло для стоячого клапана. |
| Перфорований ніпель | Трубчаста конструкція з просвердленими отворами, які дозволяють рідині надходити з навколишнього пласта в колону. |
| Газовий якір | Відокремлює газ від рідини в колоні насосно-компресорних труб, запобігаючи блокуванню газу та підвищуючи ефективність насоса. |
| Грязьовий якір | Відокремлює бруд або тверді частинки від рідини в колоні насосно-компресорних труб, запобігаючи закупорці труби та пошкодженню насоса. |
| Bull Plug | Різьбова заглушка, яка використовується для ущільнення кінця насосно-компресорної або обсадної колони. |
П'ять основних типів морських бурових установок
Морські бурові платформи розроблені для різних глибин води та умов.
- Внутрішня баржа (мілководдя)Працює на дуже мілководді, як правило, менше 20 футів. Корпус баржі осідає на морському дні після буксирування до місця розташування, забезпечуючи стабільну бурову платформу.
- Занурювальна установкаВикористовується на глибинах від 50 до 70 футів, де баржі не можуть працювати. Колони або стовпи занурюють у воду та баластують до певної висоти, а бурове обладнання над ними приводить у рух занурений буровий агрегат.
- Підніміть-установкуМобільна платформа, яку можна відбуксирувати до місця, а потім «підняти» її ноги на морське дно, щоб підняти платформу над водою. Підходить для мілководдя приблизно до 400 футів. Варіанти включають консольні конструкції та-прорізи для ключів.
- Платформа (стаціонарні конструкції) Фіксована платформа:Виготовлений зі сталі або цементу, розроблений як постійна конструкція, прикріплена до морського дна. Може розмістити великі об’єкти та персонал, підтримуючи спрямоване буріння до п’яти миль. Підходить для глибин до 1700 футів.Сумісна вежа:Висока вузька сталева/бетонна конструкція, яка гнуться від хвиль і вітру, підходить для глибин від 1500 до 4900 футів.
- Плавучі бурові установки (плавучі судна)
- Напів{0}}занурювальний:Палуба плаває над ватерлінією, тоді як більша частина маси занурена у воду для стабільності. Підходить для глибин до 12 000 футів. Включає варіанти платформи Sea Star і Spar.
- Буровий корабель:Бурове обладнання встановлюється безпосередньо на палубі судна, при цьому свердловина пробурюється через «місячний басейн» (центральний отвір у корпусі). Утримує позицію за допомогою динамічного позиціонування.
Класифікація бурових установок за типом приводу, середовищем і технологією
За типом накопичувача:
| Тип | Типова модель | особливості | застосування |
|---|---|---|---|
| Механічний привід | ZJ20 | Дизельна механічна трансмісія, проста конструкція, не потребує обслуговування | Свердловини невеликої та середньої-глибини, звичайні родовища на суші |
| Електричний привід | ZJ70D | AC-DC-Привод змінної частоти змінного струму, висока автоматизація, низьке енергоспоживання | Глибокі/над{0}}глибокі свердловини, складні пласти, нетрадиційні ресурси |
| Гідравлічний привід | Гідравлічна установка NOV | Повна гідравлічна система, компактна, мобільна | Міські або екологічно чутливі території з обмеженим простором |
За робочим середовищем:
| Тип | Приклад моделі | Ключова функція | застосування |
|---|---|---|---|
| На суші (над-глибоко) | ZJ120/9000 | Максимальне навантаження на гак 9000 кН, глибина буріння 12000 м | Тарімська улоговина, Сичуань-Чунцін-надглибокі водосховища |
| Арктика (полярна) | HZJ40L | Стійкість до низьких-температур до -50 градусів, гідравліка проти замерзання | Сибір, райони Полярного кола |
| Офшор (з-ап) | HYSY981 | Глибина води 3000 м, глибина буріння 10000 м | Глибоководні родовища Південно-Китайського моря, Східно-Китайського моря |
| Морський (нап-занурювальний) | Трансокеанський глибоководний горизонт | Подвійна вишка, сильний опір хвилі | Над-глибоководні роботи |
За рівнем технології:
| Тип | Приклад моделі | Основні технології | застосування |
|---|---|---|---|
| Звичайний | Дацін 130 | Механічний привід, висока ручне керування | Нафтові родовища низької-складності (поступово замінюються) |
| Автоматизований | Установка Schlumberger PRIME™ | Вбудований автомат-бурильник,-моніторинг у реальному часі, підвищення ефективності на 30%. | Горизонтальні свердловини, багато-ствольні свердловини, високо{1}}точні роботи |
| Розумний | NOV Cyberbase® | ШІ-оптимізовані параметри буріння, дистанційне керування, прогнозування несправностей | Цифрові нафтопромисли, безпілотні платформи |
Спеціальні функціональні установки:
| Тип | Приклад моделі | особливості | застосування |
|---|---|---|---|
| Колтюбінгова установка | Halliburton CTU 1500 | Безперервна трубка, без заміни труби | Ремонт свердловин, буріння тонких{0}}отворів, гідророзрив |
| Модульна установка | National Oilwell Varco FastRig® | Модульна конструкція, на 20% нижча вартість, швидке транспортування | Віддалені райони, проекти швидкого-реагування |
Ключові фактори вибору бурових установок
При виборі бурової установки оператори враховують:
- Геологічні умови:Для твердих порід потрібні установки з-високим крутним моментом; для глибокої води потрібні-корозійні-конструкції під високим тиском.
- Операційні цілі:Розвідувальні свердловини сприяють гнучкості; видобувні свердловини потребують-тривалої стабільності.
- Екологічні вимоги:Екологічно чутливі райони віддають перевагу електричним установкам із низьким-шумом і нульовим-викидом.
Різноманітність моделей бурових установок відображає широкий спектр технічних вимог і сценаріїв роботи в розвідці та розробці нафти і газу. Від традиційних механічних установок до інтелектуальних систем,-керованих штучним інтелектом, технологічний розвиток продовжує підвищувати ефективність і безпеку буріння. Правильний вибір-з урахуванням геологічних умов, робочого середовища та економічних факторів-необхідний для максимізації віддачі від розробки ресурсів. Для отримання більш детальної інформації, будь ласка, не соромтеся зв’язатися з командою Vigor для отримання більш детальної інформації про продукт.
