Нефтяные (буровые) вышки - это сооружения, которые являются частью бурильных станций. Они делятся на мачтовые и башенные и используются для:
- СПО (спускоподъемных операций);
- поддержки (на талевой основе) буровой колонны при бурении;
- размещения бурильных труб, извлеченных из скважины;
- расположения талевой системы;
- размещения механизмов СПО и АСП, платформ: рабочей, экстренной эвакуации и вспомогательного оборудования;
- расположения верхнего привода.
Нефтяные вышки России строятся в основном на судоверфях Калининграда, Северодвинска, Выборга и Астрахани. Все буровые установки – это сложнейший комплекс, который предназначен для бурения любых скважин, как на земле, так и в море.
Первые нефтяные вышки в России были построены на Кубани. И одна из них дала фонтан нефти, позволивший вырабатывать более 190 тонн в сутки.
Виды бурения
Бурение разделяется на два вида: горизонтальное и бурение скважин. Горизонтальное бурение – это бестраншейный управляемый метод прокладывания коммуникаций под землей с помощью специальных буровых установок. Бурение скважин – процесс горной выработки большого и малого диаметра. Дно при этом называется забоем, а поверхность – устьем.
Буровая колонна
Буровая колонна – основная часть конструкции нефтяной вышки. Колонна состоит из:
- верхнего и нижнего переводника ведущей трубы;
- ведущей трубы;
- предохранительного переводника ведущей трубы;
- муфты замка;
- ниппеля замка;
- бурильной трубы;
- протектора;
- переводника на УБТ;
- непосредственно самого УБТ;
- центратора;
- наддолотного амортизатора.
Сама по себе бурильная колонна - это сборка из специальных бурильных труб, которые спущены в скважину. Трубы предназначаются для подачи механической и гидравлической энергии непосредственно к долоту, чтобы создать на него необходимую нагрузку и управлять траекторией скважины.
Функции бурильной вышки
Нефтяная вышка выполняет следующие функции:
- передает вращение между ротором и долотом;
- воспринимает реактивные моменты от двигателей забоя;
- подает промывочный агент к забою;
- подводит мощность (гидравлическую) к двигателю и долоту;
- вдавливает долото в породы при помощи силы тяжести;
- обеспечивает замену двигателя и долота путем их транспортировки к забою;
- позволяет проводить специальные и аварийные работы в самой скважине.
Работа нефтяной вышки
Предназначена нефтяная вышка для спуска и подъема в скважину бурильной колонны. При этом вышка позволяет поддерживать ее на весу. Так как масса таких поддерживающих элементов многотонна, для уменьшения нагрузки используется специальное оборудование. А подъемное оборудование – одна из основных составляющих любой буровой вышки.
Спускают и поднимают бурильные колоны по несколько раз. Операции эти строго систематичны и последовательны. Нагрузки на лебедку – цикличны. Когда происходит подъем, то мощность крюка идет от двигателя к лебедке, при спуске – наоборот. Для того чтобы мощности использовались максимально, применяют многоскоростные режимы работы. При бурении и после его окончания свечи поднимаются строго на 1-й скорости.
Разновидности буровых вышек
Нефтяные вышки делятся на разные типы по высоте, конструкции и грузоподъемности. Помимо вышек мачтового типа, используют и башенные, собирающиеся сверху вниз. Перед началом сборки монтируется подъемник на основании вышки. После полного монтажа он демонтируется.
Привышечные сооружения
При монтаже нефтяной вышки всегда проводится возведение рядом с ней привышечных сооружений, таких как:
- редуктор;
- насосный сарай;
- приемный мост (наклонный или горизонтальный);
- система очистки породы;
- склады для сыпучих материалов и химреагентов;
- вспомогательные сооружения при бурении (трансформаторные площадки и т. д.);
- бытовые объекты (столовая, общежития и т. д.);
- талевая система;
- лебедки;
- инструменты для развинчивания и свинчивания БТ.
Морские нефтяные вышки
От бурильной вышки, которая находится на суше, морская отличается наличием воды между буровой установкой и устьем скважины. Есть несколько способов бурения на акваториях:
- со стационарных морских платформ;
- с гравитационных морских платформ;
- с буровых самоподъемных установок;
- с буровых полупогружных установок;
- с буровых судов.
Нефтяная вышка в море – это платформа, основание которой опирается на дно, а сама она возвышается над морем. После окончания эксплуатации платформа остается на своем месте. Поэтому предусмотрена водоотделяющая платформа, которая изолирует скважину от воды и соединяет устье с площадкой платформы. На МСП монтируется устьевое оборудование.
Для того чтобы отбуксировать платформу к скважине, применяют пять буксиров, при этом участие принимают и вспомогательные суда (сопровождения, тягачи и т. д.). Морская гравитационная платформа – это основание, которое изготавливают из стали и железобетона. Нефтяная вышка строится в глубоких заливах и буксирами доставляется в нужную точку. Она предназначена как для бурения, так и для хранения и добычи нефти до ее отправки. Имеет большой вес, поэтому дополнительные устройства для удержания ее на месте не требуются.
Самоподъемная установка обладает хорошей плавучестью. Устанавливается на дно при помощи подъемных механизмов на недосягаемую для волн высоту. После окончания эксплуатации используют обсадные колонны и ликвидационные мосты.
Полупогруженная установка состоит из оборудованной площадки и понтонов, соединенных колоннами. Понтоны заполняются водой и погружают платформу на нужную глубину.
Самоподъемные установки имеют хорошую плавучесть и большой корпус, что обеспечивает буксировку сразу с установленным на них оборудованием. В установленной точке их опускают на дно и погружают в грунт.
Как сделать нефтяную вышку и из чего она изготавливается?
Буровые вышки изготавливают из профильного проката или отработанных компрессорных труб. Делают их высотой до 28 метров, а грузоподъемностью – до 75 тонн. Высокие вышки наиболее удобны, так как подъем и спуск можно производить не только одиночками, но и коленами, что значительно ускоряет работы.
Расстояние между нижними ногами вышки и верхней частью делают примерно по 8 метров. Если скважина неглубокая, то потребуются и мачты. Вышки и мачты монтируют на крепком фундаменте, который обязательно укрепляют дополнительно при помощи стальных канатов, крепящихся к якорям.
На вышках устанавливают кронблоки, где располагается талевая система с крюком для подъема. Работа на нефтяных вышках предусматривает установку лестниц, которые монтируются для рабочих. Изготавливаются они из металла или дерева.
