Как известно, роторный способ бурения длительное время оставался основным способом проходки нефтяных и газовых скважин.
Подробнее о роторном бурении можно почитать в статьях: «Бурение скважины. Часть первая.» и «Бурение скважины. Часть вторая.»
Однако традиционная роторная технология является сложным, поэтапным, трудоемким процессом и имеет ряд существенных недостатков.
Усовершенствованным способом вращательного бурения стало бурение верхним приводом. Если вращение бурильного инструмента ротором, расположенным на полу буровой установки условно, можно назвать нижним приводом, то вращение инструмента двигателем, подвешенным на крюке талевой системы, является верхним приводом.
Верхний привод представляет собой узел, состоящий из вертлюга, электродвигателя, редуктора, трубного элеватора, трубного зажима, трубного манипулятора.
Верхний привод на штропе подвешивается на крюк талевой системы и двигается по неподвижной направляющей балке с помощью роликов каретки, как по монорельсу. Направляющая балка вверху крепится к кронблоку, а внизу – к раме буровой мачты.
При бурении мощный электродвигатель постоянного тока через редуктор и трубный зажим вращает бурильную колонну. Регулируется величина крутящего момента, скорость и направление вращения.
Штропы элеватора оборудованы гидроприводом. Поэтому при спускоподъемных операциях захват свечей или бурильных труб со стеллажа, подсвечника, из шурфа и подача их на ось скважины производится в автоматическом или полуавтоматическом режиме. А также возврат свечей или труб на подсвечник или в шурф.
При роторном бурении после проходки очередного интервала квадрат с вертлюгом отсоединяют от бурильной колонны и укладывают в шурф. И инструмент наращивают. Затем вертлюг с квадратом извлекают из шурфа и соединяют с бурильной колонной.
Операция наращивания верхним приводом производится значительно быстрее. Элеватором системы верхнего привода (СВП) с мостков захватывается труба, подается на ось скважины и свинчивается с бурильной колонной. Сокращение времени наращивания снижает риск прихвата неподвижно висящего бурильного инструмента.
В дополнение к устьевой противовыбросовой системе СВП оборудуется шаровыми кранами для перекрытия бурильной колонны при газонефтеводопроявлениях.
Подробнее о противовыбросовом оборудовании можно почитать в статье: «Превентор.»
При свободно подвешенном на верхнем приводе бурильном инструменте повышается точность проводки скважины при направленном бурении.
Спуск обсадной колонны верхним приводом может производиться с одновременным проворачиванием и промывкой, что уменьшает риск осложнений при ее установке и креплении.
Принципиально новая автоматизированная система вращательного бурения верхним приводом существенно сокращает время проведения основных технологических операций. Повышается качество строительства скважин. Уменьшается доля ручного труда буровиков. Работать на буровой становится безопаснее.
Процесс потрубного спуска бурильного инструмента в скважину верхним приводом с автоматизированной подачей труб со стеллажа показан в ролике: https://dzen.ru/video/watch/67399cc8f0d8a9558cf13698
Система верхнего привода была разработана и создана американской компанией National Oilwell Varco. Первая модель СВП была запущена в эксплуатацию в 1982 году на буровой установке в Персидском заливе.
К 1996 году способ бурения верхним приводом стал основным для морских скважин. В настоящее время верхним приводом бурится значительное количество скважин и на суше.
В 2003 году петербургская группа компаний: ПромТехИнвест и ОАО «Электромеханика» разработали первый российский верхний привод. И сегодня в РФ производят современные СВП. Характеристики одной из таких систем:
- грузоподъемность: 500 т;
- глубина бурения: 7000 м;
- крутящий момент: 108 КНм;
- номинальное давление циркуляции в инструменте: 35 Мпа;
- габариты узла СВП: 5,62 х 1,78 х 1,77 м;
- вес подвижного узла СВП: 16 т.
Далее читаем следующую статью: «Бурение обсадной колонной.»