Ротор буровой установки – это угловой редуктор с конической зубчатой передачей, который монтируется над устьем скважины.
При бурении вращающийся стол ротора передает крутящий момент ведущей трубе и вместе с ней всей колонне бурильного инструмента. При этом ведущая труба квадратного сечения охватывается зажимами. Две половинки зажима устанавливаются в конусную расточку втулки стола ротора и образуют отверстие квадратного сечения, через которое перемещается ведущая труба.
Схематически это сочленение выглядит так:
Однако при скольжении квадрата в таком зажиме возникает значительное трение. Быстро изнашиваются зажимы и ведущая труба. Поэтому выгоднее использовать роликовый зажим. В роликовом зажиме ведущая труба, перемещаясь вниз или вверх не скользит, а двигается по роликам. При этом практически не происходит износа квадратной трубы и роликов, имеющих закаленную поверхность.
А теперь перейдем к спуско-подъемным операциям.
В каких случаях производят подъем бурильного инструмента?
Бурильный инструмент извлекают из скважины для замены долота, так как в процессе бурения долото постепенно изнашивается. Особенно быстро долото срабатывается при бурении твердых и абразивных пород. Крупнокристаллические трещиноватые породы являются наиболее абразивными. Они состоят из зерен твердых минералов, слабо связанных между собой. При разрушении долотом такие породы образуют крупный остроугольный шлам.
Также инструмент поднимают, когда закончена проходка расчетного интервала и предстоит крепление скважины обсадной колонной.
Перед подъемом бурильной колонны выключают ротор. Вращение стола ротора прекращается. Затем отключают буровые насосы. Циркуляция бурового раствора в скважине останавливается.
Вкладыши под квадратную трубу в столе ротора заменяют на пневматические клиновые захваты. Клиновые захваты могут удерживать весь инструмент на весу непосредственно за цилиндрическую поверхность трубы.
И вот ротор остановили. Весь бурильный инструмент висит на крюке. Клиновые захваты открывают и начинают подъем.
Сначала бурильщик поднимает инструмент из скважины настолько, чтобы ведущая квадратная труба полностью вышла из ротора, и замковая муфта верхней бурильной трубы встала на высоту рабочей зоны АКБ.
Затем клиновые захваты закрывают, и бурильная колонна полностью повисает на них, а не на крюке талевой системы буровой вышки.
И теперь с помощью АКБ свободно откручивает ведущую бурильную трубу.
АКБ – это автоматический ключ бурильщика. Ключ работает от пневмопривода и предназначен для автоматизации свинчивания с ограничением крутящего момента и развинчивания бурильных труб, УБТ, обсадных и насосно-компрессорных труб при спуско-подъемных операциях.
После откручивания ведущую квадратную трубу в сборе с вертлюгом опускают в шурф.
Подробнее о вертлюге можно почитать в статье: «Бурение скважины. Часть первая.».
Шурф под квадрат – это скважина малого диаметра, пробуренная в стороне от основного ствола скважины. Иногда шурф пробуривают смонтированной на автомобиле шнековой установкой. При монтаже буровой установки шурф соединяют с полом буровой установки трубой. Эта труба проходит через пол буровой и выступает выше его на полметра. Для механизации процесса установки квадрата в шурф на буровой может использоваться специальный автозатаскиватель.
После установки квадрата с вертлюгом в шурф освобождается подъемный крюк талевой системы. На крюк одевают штропы. И на штропы подвешивают трубный элеватор.
Элеватор – это устройство для захвата и удержания труб различного типа и назначения. Разъемная часть элеватора – створка. Закрытая створка фиксируется от свободного распахивания пружинной защелкой. Штропы в проушинах запираются предохранителями. На рисунке представлен элеватор, который открывается и закрывается вручную. Бывают и полуавтоматические элеваторы. Но любой элеватор на трубу одевается вручную.
И вот на элеватор одели штропы. Помощник бурильщика накидывает элеватор на трубу, закрывает створку элеватора, и бурильщик поднимает инструмент из скважины на высоту свечи.
Клиновые захваты закрывают и с помощью АКБ откручивают свечу.
То есть, подъем и спуск инструмента производят не потрубно, а посвечно.
Бурильная свеча – это единый элемент, собранный из двух, трех или четырех бурильных труб. Длина свечи определяется высотой буровой вышки. На буровой вышке ВБ-53-300 обычно работают со свечами длиной 36 метров.
Подробнее о буровой вышке читаем статью: «Буровая вышка».
Понятно, что рациональнее поднимать и спускать инструмент в скважину свечами, потому что количество свеч будет в несколько раз меньше количества труб. В несколько раз снижается количество операций по свинчиванию и развинчиванию труб, что уменьшает общий износ замковых соединений.
Таким образом значительно сокращается время на проведение СПО.
После того как открутили свечу, ее устанавливают на специальную площадку, которую называют подсвечником. Нижний конец свечи опирается на подсвечник замковой резьбой ниппеля трубы. Здесь важно не повредить резьбу.
Подсвечник сооружают из двутавровых балок и крепят к несущим поясам ферм основания буровой установки. На балки укладывают деревянные брусья толщиной не менее 70 мм и создают из них сплошной настил. Высота подсвечника обычно не превышает полметра от пола буровой.
Как только установили ниппель свечи на подсвечник, верховой помбур подтягивает свечу к люльке и фиксирует ее. При подходе опускаемого по бурильной свече элеватора к люльке, верховой подает бурильщику условный сигнал «стоп», чтобы остановить движение элеватора. После остановки элеватора верховой приподняв защелку открывает створку элеватора. Затем отталкивает открытый элеватор от свечи и дает бурильщику условный сигнал на спуск элеватора.
Пока элеватор идет вниз и талевый блок опускается ниже муфты свечи, верховой заводит свечу за палец.
Таким образом бурильные свечи устанавливают на подсвечнике и вверху фиксируют специальными кронштейнами, которые называют пальцами.
Люльки для верхового помбура устанавливают на верхнем и нижнем балконах буровой вышки.
Так что, у верхового помбура работа тяжелая и ответственная. И на высоте. Поэтому утяжеленные бурильные трубы устанавливают за палец, как правило двое рабочих.
После замены долота спуск бурильного инструмента в скважину производят также посвечно.
Наворачивают и отворачивают шарошечное долото с помощью поддолотника. Долото помещают в поддолотник. Затем поддолотник ставят на вкладыши ротора и долото наворачивают на УБТ или переводник.
При спуске верховой цепляет свечу элеватором. Бурильщик поднимает свечу с подсвечника. Помбур на роторе стыкует ниппель висящей на крюке свечи с муфтой свечи в скважине.
С помощью АКБ свечи скручивают. Затем инструмент опускают на глубину свечи. Берут следующую свечу и так, последовательно спускают в скважину всю бурильную колонну. Как и при подъеме, при спуске бурильного инструмента используют клиновые захваты.
Так производят спуско-подъемные операции бурильного инструмента по старинке, используя тяжелый труд буровиков.
Современные буровые установки оборудуют системами верхнего привода (СВП). СВП - технологически новый способ вращательного бурения. Спуско-подъемные операции на буровой с верхним приводом выполняются в автоматическом или полуавтоматическом режиме.
Подробнее о системе верхнего привода читаем статью: "Современное бурение".