Очень интересна история добычи и переработки нефти. Как и некоторые другие органические вещества, она была известна многим древним народам. При раскопках на берегу реки Евфрат было установлено, что еще за шесть тысяч лет до нашей эры нефть применяли как топливо. Есть сведения, что на Кавказе нефть использовалась две тысячи лет тому назад. Арабский историк Истархи, живший в десятом веке, свидетельствует о том, что с древних времен бакинцы вместо дров жгли землю, пропитанную нефтью. Нефть издавна вывозили из Баку в качестве осветительного материала.
Нефть и природный газ встречаются в природе в виде скоплений, залегающих на глубинах от нескольких десятков метров до нескольких километров от земной поверхности. Они заполняют поры и трещины горных пород, подобно тому, как грунтовая вода заполняет поры почвы и подпочвенного слоя. Скопление нефти и газа в одном подземном слое горной породы, который называется коллектором образует залежь. Природный газ, нефть и пластовая вода перемещаются в залежи по порам, трещинам и кавернам горной породы. Одна или несколько залежей, расположенных на одной территории, называются месторождением. Группы нефтяных и газовых месторождений, подобно месторождениям ископаемого угля, образуют газонефтеносные бассейны.
Давно известен Каспийский нефтеносный бассейн, разработка которого началась в районе Баку в конце девятнадцатого века. В двадцатых годах прошлого века был открыт Волго-Уральский бассейн. С началом разработки Туймазинского нефтяного месторождения в 1944 году этот район стал называться «Вторым Баку». В 1950-х годах был выявлен величайший в мире Западно-Сибирский бассейн нефти и газа. Нефтегазоносные бассейны распространены как на материках, так и под дном морей и океанов. Нефть, например, добывается со дна Каспийского моря.
Нефть и природный газ являются жидкими и газообразными полезными ископаемыми. Этими свойствами и обусловлена технология их добычи.
Первую нефть с небольших глубин доставали открытыми способами – рытьем колодцев или карьеров. Но наиболее экономичным и рациональным решением для извлечения из недр жидкостей и газов стало строительство скважин. Ведь достаточно вскрыть подземный горизонт горной выработкой малого диаметра, чтобы флюиды и газы находящиеся под давлением хлынули на поверхность.
Поэтому, в отличие от угля и руд металлов, которые добывают шахтным способом или открытыми карьерами, для добычи нефти и газа сооружают скважины.
Строительство скважин производят буровыми установками.
Буровая установка – это комплекс бурового оборудования и сооружений, предназначенных для бурения скважин.
Буровая вышка является ключевым сооружением буровой установки.
Не бывает: «нефтяная вышка» или «газовая вышка»:
Бывает: вышка буровая.
В этой статье поговорим о буровой вышке.
Когда мы вращаем коловоротом или дрелью сверло для проходки отверстия в материале, инструменту нужно еще и придавать осевое усилие.
Сегодня основным способом бурения нефтяных и газовых скважин является вращательный способ бурения. И для придания осевого усилия бурильному инструменту как раз и предназначена буровая вышка.
На самом деле буровая вышка является подъемно-транспортным устройством для бурильного инструмента. А вес инструмента, подвешенного на крюке талевой системы буровой вышки, и создает осевое усилие на буровое долото.
Существуют башенные буровые вышки и мачтовые буровые вышки.
Вышка башенного типа — это сборно-разборная металлоконструкция в виде четырехгранной усечённой пирамиды. Конструкция состоит из толстостенных труб, крепежных хомутов и профильного проката.
Мачтовые А-образные и П-образные вышки стоят на двух опорах и удерживаются в вертикальном положении подкосами и канатными оттяжками. Они менее устойчивы, но их проще монтировать-демонтировать и транспортировать. Мачтовые вышки свариваются отдельными секциями из труб в виде решётчатых ферм.
Высота буровой вышки подбирается в зависимости от глубины проектируемой скважины и может составлять от 9 до 58 м.
Основные характеристики буровой вышки – ее высота и грузоподъемность.
Например, для вышки башенной ВБ-53-300 высота от опорных плит до верха подкронблочной рамы составляет 53,5 метра. Допустимая нагрузка на крюке – 320 тонн.
Удержание на весу в процессе бурения, спуск и подъем бурильного инструмента производится талевой системой буровой установки.
Понятно, что для подвески и перемещения бурильного инструмента весом в сотни тонн на прямом канате потребуется мощнейшая лебедка. И насколько прочным, и надежным должен быть этот одинарный стальной канат?
Поэтому на буровой установке талевая система — это полиспастный механизм.
Неподвижный кронблок полиспаста представляет собой сборку канатных шкивов, вращающихся на общей оси. А крюкоблок – это подвижный набор шкивов с крюком.
Чем больше рабочих струн у полиспаста, тем выше его кратность. Кратность полиспаста – это коэффициент его эффективности, коэффициент его выигрыша в силе.
Полиспастный механизм буровой установки рассчитывается и конструируется под максимальную нагрузку на крюке.
Буровая лебедка, движущая полиспастный механизм имеет барабан, на который наматывается талевый канат. Барабан лебедки может вращаться с разными скоростями и приводится в движение двигателем через коробку передач и цепную трансмиссию.
Например, российская буровая установка 3Д рассчитана для бурения скважин глубиной до 5000 метров. Она оборудуется вышкой ВБ-53-300. Мощность лебедки составляет 1350 кВт, что соответствует ≈ 1835 л.с. Диаметр талевого каната - 32 мм. Оснастка талевой системы – 6х7. Кратность такого полиспаста равна двенадцати. Кратность - это удвоенное число шкивов крюкоблока.
ВБ-53-300 состоит из:
1 – рамы подкронблочной площадки;
2 – секций ног;
3 – верхнего и нижнего балконов верхового помбура;
4 – маршевых лестниц;
5 – поясов;
6 – диагональных тяг;
7 – арочных подкосов.
На таких 53-метровых вышках сооружаются два балкона. Верхний балкон предназначен для спуско-подъемных операций с 36-метровыми свечами. С нижнего балкона на высоте 23-х метров работают с 24-метровыми свечами.
Подробнее бурильных свечах можно почитать в статье "Спуско-подъемные операции в бурении".
Буровая установка находится под открытым небом. Поэтому оборудование и людей защищают укрытиями. Укрытия состоят из каркаса и покрытий.
Укрытие для рабочей площадки буровой делают в виде стен с двухстворчатыми воротами со стороны приемного моста. Высота стен от пола площадки должна быть не менее 6 метров, а для районов Крайнего Севера — не менее 8 метров. Ворота оборудуют механическим приводом раскрытия створок и входной дверью.
Стены укрытий могут обшивать досками или деревянными щитами, оставляя при этом проемы для окон, дверей и выхлопных труб дизелей. Обшивку стен досками начинают снизу, при этом доски пришивают внахлест для предохранения стен от затекания. Пол в укрытии настилают досками толщиной 40 мм, которые пришивают к лагам. Лаги монтируют на стойках. Для входа в укрытие устанавливают трапы или лестницы с перилами.
Деревянные укрытия трудоемки в изготовлении и требуют большого расхода лесоматериалов. Поэтому в большинстве случаев применяют сборно-разборные металлические каркасы. Для обшивки каркасов используют ПВХ, полиэтиленовые ткани, брезент.
Такие укрытия из-за небольшого веса легко складывать и транспортировать. И их можно использовать многократно.
Далее читаем следующую статью: "Бурильный инструмент".