Материал: История развития буровых вышек

История развития буровых вышек

«АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

РЕФЕРАТ

на тему:

История развития буровых вышек

Выполнила:

студентка 1 курса по

направлению подготовки

«Технологические машины и оборудование»

Плотникова Анна Сергеевна

Проверила

преподаватель истории техники,

Лысова Вера Николаевна

Астрахань - 2015

Содержание

Введение

Раздел 1. Буровые установки. Их устройств и виды

.1 Буровые вышки

.2 Оборудование для механизации спуско-подъемных операций

.3 Наземное оборудование, используемое при бурении

.4 Циркуляционная система буровой установки

Раздел 2. История бурения нефтяных и газовых скважин

.1 Промышленная добыча нефти в России

.1.1 Бурение нефтяных скважин на Тамани

.1.2 Бурение нефтяных скважин в Грозненском районе

.1.3 Бурение нефтяных скважин в Азербайджане

.1.4 Бурение нефтяных скважин в ХIХ в. в других районах России

Раздел 3. История развития морского бурения

.1 Типы морских буровых установок

.2 Технологии бурения скважин на акваториях и типы буровых установок

.3 Бурение на нефть и газ в арктических условиях

.4 Условия бурения на море

.5 Аварии на платформах

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Как правило, в природе нефть располагается в пористых породах, в которых жидкость может накапливаться и перемещаться. Такие породы называют коллекторами. Но чтобы образовалась залежь, необходимо присутствие так называемых покрышек - непроницаемых пород, которые препятствуют миграции. Таким образом, чтобы обнаружить месторождение нефти, необходимо найти возможные ловушки, в которых она могла скопиться. Сначала потенциально нефтеносный район исследовали визуально, научившись выявлять присутствие нефтяных залежей по многим косвенным признакам. Однако чтобы поиски были максимально успешными, необходимо было уметь "видеть что под землей". Это стало возможным благодаря геофизическим методам исследования. Наиболее эффективным инструментом оказался сейсмограф, который был предназначен для регистрации землетрясений. Его способность улавливать механические колебания пригодилась в геологоразведочном деле. Колебания от взрывов динамитных снарядов преломляются подземными структурами, и, регистрируя их, можно определить расположение и форму подземных пластов. Однако важным методом исследования является опорное бурение. Керн, полученный из глубоких скважин, тщательно изучается по слоям геофизическими, геохимическими, гидрогеологическими и другими методами. Для такого вида исследований бурятся скважины глубиной до 7 километров. После того как геолог-нефтяник обнаружит район, благоприятный для скопления нефти или газа, на этом месте начинается бурение нефтяных скважин. На одном месторождении бурят от нескольких десятков до нескольких тысяч скважин - не только нефтяных, но и контрольных, и нагнетательных скважин - для закачивания воды или газа.

Первые сообщения о скважинах для добычи воды и соляных рассолов содержатся в работах философа Конфуция. Однако толчком для развития бурения послужила возрастающая потребность человеческой цивилизации в энергетических ресурсах. Ускоренное развитие современной цивилизации было бы невозможным без важнейших топливно-энергетических ресурсов, каковыми являются нефть и газ.

Диоскорид (I век н.э.) в своих сочинениях описывал месторождения нефти и ее применение.

Первейшие сведения о добычи нефти на Апшероне (Апшеронский полуостров) можно найти в древнеалбанских письменных источниках до VII века н.э. А многочисленные достоверные данные о ранней колодезной нефтедобыче на Апшеронском полуострове с VIII по XIII века мы находим у арабских ученых - Баладзори, Масуди, Истахри-Абу, Абу-Дулаф, Мухаммед Бекран. Так, Масуди в своем сочинении "Средняя книга" (первая половина X в.) отмечает, что «В Баку было два главных источника: из одного добывалась желтая и белая нефть, а из другого - черная и синяя. Доходы с каждого источника составляли 1000 дирхемов», т.е. около 250 рублей в год.

Наиболее крупные нефтяные колодцы Апшерона размещались возле селений Балаханы, Сураханы, Биби-Эйбат, Сабунчи, Романы, Шубаны и Бинагады. Известный геолог, профессор Мельхиор Неймайер в своей книге «История Земли» подчеркивал, что «Любопытным спутником бакинской нефти являются газы, выделяющиеся из-под земли; в прежние времена у Сураханов они давали начало священным огням, к которым стекались огромные толпы индийских поклонников».

Нефть известна с глубины веков: уже в древней Персии (Иран) языческие жрецы добывали ее из колодцев для священного огня. А строительным материалом для постройки Вавилона и Ниневии являлась асфальтовая (горная или минеральная) смола, которая образовывалась в остатке от испарения нефти, добываемой на реке Исе, притоке Евфрата.

История изобилует достаточным количеством примеров о применении нефти и в военном деле - об этом утверждали: карфагенский полководец Ганнибал (246-183 до н.э.), древнеримский ученый Плиний - старший (23-79 н.э.) и др.. Нефть входила в состав так называемого «греческого огня» (смесь селитры, серы и нефти), который успешно применялся при войнах в древние и средние века: «огонь» горел на воде, поджигая вражеские суда.

После 70-х годов XIX в. началась повсеместная промышленная добыча нефти в Российской империи и за рубежом с одновременным развитием исследований в области нефтехимии и нефтяной технологии. Огромную роль в обширном исследовании нефти и нефтепродуктов сыграли блестящие работы и открытия химиков и технологов разных стран - Д. Менделеева, A. Бутлерова, Ф. Бейльштейна, К. Райхенбаха, К. Шорлеммера, К. Энглера,
В. Марковникова, В. Оглоблина, Ю. Лермонтовой, К. Лисенко, А. Летнего, А. Никифорова.

Однако начало промышленному использованию нефти было положено после изобретения крекинг-процесса. Впервые разработанные Владимиром Шуховым (1891 г.) и позже, Вильямом Бартоном (1913 г.) основы термического крекинг-процесса, дали возможность превращать высокомолекулярные углеводороды в низкомолекулярные; а уже после детального изучения особенностей крекинг-процесса около половины добываемой нефти перерабатывалось в бензиновые фракции. Позже, крекинг-процесс был дополнен созданием способа каталитического гидрирования насыщенных углеводородов, образующихся при расщеплении нефти.

Для успешного развития нефтяной промышленности в России необходимо было провести целый ряд преобразований, как политического, так и технологического характера. Надо было, во-первых, покончить с крепостничеством и отменить откупную систему, далее - улучшить технику переработки и транспортировки нефти, наиболее полно использовать нефть, получая из нее не только керосин и мазут, но и смазочные масла, и другие ценные продукты.

Отмена крепостного права на основе «Высочайшего Положения от 19 февраля 1861 г.» на Кавказе была произведена лишь в 1864 г. И тогда на нефтяные промыслы и нефтеперегонные заводы пришли наемные рабочие.

Добыча нефти из буровых скважин во много раз превышала добычу из колодцев. Применение паровой машины в буровых установках привело к техническому перевороту на старых нефтяных промыслах и к появлению новых.

Внедрения с 1869-1870 гг. бурения в нефтедобычу, отмена откупа в 1872 г., предоставление права частным лицам брать в аренду нефтеносные земли и большой спрос на нефтепродукты способствовали бурному росту нефтяной промышленности в России.

Многие страны связывают рождение своей нефтяной промышленности с бурением первой скважины, давшей промышленную нефть. Так, в Румынии отсчет ведется с 1857 г., в Канаде - с 1858 г., в Венесуэле - с 1863 г. В России долгое время считалось, что первая нефтяная скважина была пробурена в 1864 г. на Кубани на берегу р. Кудако под руководством полковника А.Н. Новосильцева. Поэтому в 1964 г. у нас в стране торжественно отметили 100-летие отечественной нефтяной промышленности и с тех пор каждый год отмечают «День работника нефтяной и газовой промышленности».

Раздел 1. Буровые установки. Их устройств и виды

Буровая установка - это комплекс наземного оборудования, необходимый для выполнения операций по проводке скважины. В состав буровой установки входят (рисунок - 1):

буровая вышка;

оборудование для механизации спуско-подъемных операций;

наземное оборудование, непосредственно используемое при бурении;

силовой привод;

циркуляционная система бурового раствора;

привышечные сооружения.

.1 Буровые вышки

Буровая вышка - это сооружение над скважиной для спуска и подъема бурового инструмента, забойных двигателей, бурильных и обсадных труб, размещения бурильных свечей (соединение двух-трех бурильных труб между собой длиной 25...36 м) после подъема их из скважины и защиты буровой бригады от ветра и атмосферных осадков.

Рисунок 1 - Схема бурения скважины

Различают два типа вышек: башенные (рисунок - 2) и мачтовые (рисунок - 3). Их изготавливают из труб или прокатной стали.

Башенная вышка представляет собой правильную усеченную четырехгранную пирамиду решетчатой конструкции. Ее основными элементами являются ноги - 1, ворота - 2, балкон верхнего рабочего - 3, подкронблочная площадка - 4, козлы - 5, поперечные пояса - 6, стяжки - 7, маршевая лестница - 8.

Вышки мачтового типа бывают одноопорные и двухопорные (А-образные). Последние наиболее распространены.

В конструкцию мачтовой вышки А-образного типа входят подъемная стойка - 1, секции мачты - 2,3,4,6, пожарная лестница - 5, монтажные козлы для ремонта кронблока - 7, подкронблочная рама - 8, растяжки - 9, 10, 14, оттяжки - 11, тоннельные лестницы - 12, балкон верхнего рабочего - 13, предохранительный пояс - 15 -, маршевые лестницы - 16, шарнир - 17.

А-образные вышки более трудоемки в изготовлении и поэтому более дороги. Они менее устойчивы, но их проще перевозить с места на место и затем монтировать.

Рисунок 2 - Вышка ВМ-41 (1 - нога; 2 - ворота; 3 - балкон; 4 - подкронблочная площадка; 5 - монтажные козлы; 6 - поперечные пояса; 7 - стяжки; 8 - маршевая лестница)

Основные параметры вышки - грузоподъемность, высота, емкость «магазинов» (хранилищ для свечей бурильных труб), размеры верхнего и нижнего оснований, длина свечи, масса.

Грузоподъемность вышки - это предельно допустимая вертикальная статическая нагрузка, которая не должна быть превышена в процессе всего цикла проводки скважины.

Емкость «магазинов» показывает какая суммарная длина бурильных труб диаметром 114 - 168 мм может быть размещена в них. Практически вместимость «магазинов» показывает на какую глубину может быть осуществлено бурение с помощью конкретной вышки.

Размеры верхнего и нижнего оснований характеризуют условия работы буровой бригады с учетом размещения бурового оборудования, бурильного инструмента и средств механизации спускоподъемных операций. Размер верхнего основания вышек составляет 2x2 м или 2,6x2,6 м, нижнего 8x8 м или 10x10 м.

Общая масса буровых вышек составляет несколько десятков тонн.

Рисунок 3 - Мачтовая вышка А-образного типа: 1 - подъемная стойка; 2, 3, 4, 6 - секция мачты; 5 - пожарная лестница; 7 - монтажные козлы для ремонта кронблока; 8 - подкронблочная рама; 9, 10, 14 - растяжки; 11 - оттяжки; 12 - тоннельные лестницы; 13 - балкон; 15 - предохранительный пояс; 16 - маршевые лестницы; 17 - шарнир.

бурение скважина циркуляционный оборудование

1.2 Оборудование для механизации спуско-подъемных операций

Оборудование для механизации спуско-подъемных операций включает талевую систему и лебедку.

Талевая система состоит из неподвижного кронблока(рисунок - 4), установленного в верхней части буровой вышки, талевого блока (рисунок - 5), соединенного с кронблоком талевым канатом, один конец которого крепится к барабану лебедки, а другой закреплен неподвижно, и бурового крюка. Талевая система является полиспастом (системой блоков), который в буровой установке предназначен в основном, для уменьшения натяжения талевого каната, а также для снижения скорости движения бурильного инструмента, обсадных и бурильных труб.

Иногда применяют крюкоблоки - совмещенную конструкцию талевого блока и бурового крюка.

На крюке подвешивается бурильный инструмент: при бурении - с помощью вертлюга, а при спускоподъемных операциях - с помощью штропов и элеватора (рисунок - 6).

Буровая лебедка предназначена для выполнения следующих операций:

) спуска и подъема бурильных и обсадных труб;

) удержания на весу бурильного инструмента;

) подтаскивания различных грузов, подъема оборудования и вышек в процессе монтажа установок и т.п.

Буровая установка комплектуется буровой лебедкой соответствующей грузоподъемности.

Рисунок 4 - Кронблок: 1 - шкифы; 2 - ось; 3 - рама; 4 - предохранительный кожух; 5 - вспомогательные шкифы.                           Рисунок 5 - Талевый блок: 1 - траверса; 2 - шкифы; 3 - ось; 4 - предохранительные кожухи; 5 - щеки; 6 - серьга.

Рисунок 6 - Схема подвешивания бурильной трубы при спуско-подъемных операциях: а - схема; б - элеватор; 1 - бурильная труба; 2 - элеватор; 3 - штроп.

Для механизации операций по свинчиванию и развинчиванию замковых соединений бурильной колонны внедрены автоматические буровые ключи АКБ-ЗМ и подвесные ключи ПБК-1, пневматический клиновой захват ПКР-560 для механизированного захвата и освобождения бурильных труб.

Ключ АКБ-ЗМ (рисунок - 7) устанавливается между лебедкой и ротором на специальном фундаменте. Его основными частями являются блок ключа 1, каретка с пневматическими цилиндрами 2, стойка 3 и пульт управления 4. Блок ключа - основной механизм, непосредственно свинчивающий и развинчивающий бурильные трубы. Он смонтирован на каретке, которая перемещается при помощи двух пневматических цилиндров по направляющим: либо к бурильной трубе, установленной в роторе, либо от нее.

Зажимные устройства, как и механизм передвижения блока ключа, работают от пневматических цилиндров, включаемых с пульта управления 4. Для этого в систему подается сжатый воздух от ресивера.

Рисунок 7 - Ключ буровой АКБ-ЗМ: 1 - блок ключа; 2 - каретка с пневматическими цилиндрами; 3 - стойка; 4 - пульт управления.

Ключ ПБК-1 подвешивается в буровой на канате. Высота его подвески регулируется пневматическим цилиндром с пульта управления.

Пневматический клиновой захват ПКР-560 служит для механизированного захвата и освобождения бурильных и обсадных труб. Он монтируется в роторе и имеет четыре клина, управляемых с пульта посредством пневмоцилиндра.

.3 Наземное оборудование, используемое при бурении

Наземное оборудование, непосредственно используемое при бурении, включает вертлюг, буровые насосы, напорный рукав и ротор.

Вертлюг (рисунок - 8) - это механизм, соединяющий не вращающиеся талевую систему и буровой крюк с вращающимися бурильными трубами, а также обеспечивающий ввод в них промывочной жидкости под давлением. Корпус 2 вертлюга подвешивается на буровом крюке (или крюкоблоке) с помощью штропа 4. В центре корпуса проходит напорная труба 5, переходящая в ствол 7, соединенный с бурильными трубами. Именно к напорной трубе присоединяется напорный рукав для подачи промывочной жидкости в скважину. Напорная труба и ствол жестко не связаны, а последний установлен в корпусе 2 на подшипниках 1, чем обеспечивается неподвижное положение штропа, корпуса и напорной трубы при вращении бурильных труб вместе со стволом. Для герметизации имеющихся зазоров между неподвижной и подвижной частями вертлюга служат сальники 3.