ДВУХЪЯРУСНАЯ ДВУХЭШЕЛОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ КУСТОВОГО БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Полезная модель относится к нефтегазовому оборудованию, и может быть использована для кустового бурения разведочных и эксплуатационных нефтяных и газовых скважин.
Для этих целей используют оборудование, содержащее комплексы, предназначенные для выполнения взаимосвязанных функций, называемые функциональными блоками. Так, комплекс для спускоподъемных операций называется вышечно-лебедочный блок, для подачи и хранения труб - приемный мост, для обеспечения циркуляции бурового раствора - блок циркуляционной системы, включающий блок приготовления, очистки и хранения бурового раствора, для подачи бурового раствора - насосный блок, для электроснабжения и управления - блок электрооборудования. Есть еще блоки оборудования для обогрева установки, для транспортировки блоков и модулей, их выравнивания, и другие.
Традиционная компоновка блоков оборудования для бурения скважин включает вышечно-лебедочный блок и расположенные за ним последовательно, то есть в «эшелон», функциональные блоки, за исключением приемного моста, стоящего отдельно на земле. Так известна кустовая буровая установка (RU 83280, публ. 27.05.2009 г.) [1], включающая вышечно-лебедочный блок с механизмом перемещения и функциональные блоки с укрытием, а именно: блок циркуляционной системы, насосный блок с буровыми насосами, компрессорный блок, блок электрооборудования, а также блок цементирования скважин и блок обогрева установки. Каждый из функциональных блоков выполнен в виде модулей, содержащих рамы с технологическим оборудованием, модули установлены на двух параллельных направляющих. Система обогрева буровой установки выполнена в виде двух парогенераторов и двух теплогенераторов, связанных трубопроводами с модулями буровой установки. Один из теплогенераторов и один из парогенераторов установлены в вышечно-лебедочном блоке, а другой теплогенератор и другой парогенератор расположены на модуле, установленном между насосным блоком и модулем блока цементировочного насосного агрегата, содержащегося в комплексе оборудования для цементирования скважин.
При такой компоновке основных функциональных блоков оборудования, приемный мост со стеллажами для буровых труб расположен на земле сбоку от эшелона. Направление подачи труб в этом случае перпендикулярно направлению движения установки. При перемещении установки к другой скважине, расположенный таким образом приемный мост приходится демонтировать. Буровая установка с традиционной одноэшелонной компоновкой функциональных блоков занимает большие площади, требует длительного времени на передвижение от одной скважины до другой, требует демонтажа приемного моста при перемещении. Есть и другие недостатки, а именно, значительная длина коммуникаций и связанные с этим потери тепла. Кроме того, работа на мостках приемного моста не механизирована, цикл подачи трубы на устье занимает длительное время.
Одним из современных направлений в разработке установок для кустового бурения скважин является создание для них более компактных компоновочных схем. Так известна буровая установка (RU 2426854, публ. 20.08.2011 г.) [2], в которой функциональные блоки, выполненные в виде модулей с технологическим оборудованием, скомпонованы в два эшелона с возможностью изменения их взаимного положения. Вся компоновка модулей установлена на четырех направляющих. Компоновка блоков в два эшелона позволяет сократить длины коммуникаций и оптимизировать проходы для удобства обслуживания установки.
Приемный мост в известной компоновке смонтирован между рядами модулей оборудования и соединен с вышечно-лебедочным блоком, а стеллажи приемного моста для буровых труб могут быть установлены в любой из рядов компоновки с возможностью соединения с приемным мостом. При таком расположении приемного моста и его стеллажей неизбежны сложности с подачей труб на приемный мост. Доставлять трубы к приемному мосту и стеллажам придется автокраном, т.к. направляющие под модули с оборудованием будут мешать проезду автомобилей. Следует иметь ввиду, что при расположении стеллажей приемного моста между модулями с оборудованием, путь трубы от автомашины до рабочей площадки будет идти по сложной траектории с несколькими изменениями направления движения, и будет достаточно долгим. При подаче на скважину труба должна пройти несколько этапов с поворотами, каждый из которых нужно механизировать, что приведет к увеличению времени спуско-подъемных операций и к повышению сложности и числа механизмов. Могут возникнуть сложности, обусловленные нехваткой вылета стрелы крана для подачи труб к стеллажам.
Кроме того, при таком расположении приемного моста, поперек него пройдут все трубные и кабельные коммуникации. Это усложняет монтаж, обслуживание и ремонт оборудования, увеличивает длину коммуникаций, и приводит к снижению надежности. При размещении стеллажей приемного моста в модулях разрешенного к перевозке транспортного габарита над стеллажами крайне мало места для работы персонала на мостках. При увеличении габарита возникнут сложности перевозки модулей, при применении съемных крыш - дополнительные монтажные операции и усложнение конструкций.
Известной компоновке блоков оборудования присущи еще следующие недостатки. На указанной в описании к RU 2426854 площади, занимаемой установкой, невозможно разместить более шести емкостей с буровым раствором, одна из которых предназначена для его приготовления. Таким образом, суммарный объем емкостей составит не более 250 куб.м, что соответствует установкам класса 250 т. Эта установка менее производительна по сравнению с заявленной. Условная глубина бурения, обеспечиваемая объемом раствора в известной установке, составляет 4 км, тогда как в заявленной - более 5 км. В известную двухэшелонную компоновку не вписывается система обогрева, что, как и в одноэшелонной установке, предполагает обогрев от котельной и прокладки трассы до нее. Монтаж трассы от котельной в городке бурильщиков до буровой установки приведет к необходимости дополнительных площадей, увеличению длины коммуникаций, увеличению теплопотерь от трассы.
Известна кустовая буровая установка (RU 2467146, публ. 20.12.2012 г.) [4], функциональные блоки которой скомпонованы в два эшелона и установлены на 4-х направляющих. Установка содержит блок емкостей для бурового раствора, установленный в одном ряду с блоком циркуляционной системы (ЦС) и компрессорным блоком. В другом ряду от вышечно-лебедочного блока последовательно установлены блок цементирования скважин, блок буровых насосов (НБ) и приемный мост для буровых труб. Предусмотрен и другой вариант расположения блоков в рядах: от вышечно-лебедочного блока последовательно установлены приемный мост для буровых труб, блок буровых насосов и блок цементирования скважин. Блок электрооборудования в этой компоновке может быть установлен между блоком цементирования скважин и блоком буровых насосов. В такой компоновке блок приготовления бурового раствора находится в эшелоне циркуляционной системы, что затрудняет проезд автомашины с реагентами для приготовления к блоку, т.к. при бурении «в амбар» т.е. при наличии рядом с буровой открытого котлована для сброса отработанной породы (шлама) между буровой и амбаром на автомобиле не проехать. Кроме того, через приемный мост идут все коммуникации между ЦС и НБ. Для перегрузки труб на стеллажи необходим автокран, а блок дополнительных емкостей необходимо размещать в стороне от установки.
Задачей заявленного технического решения является создание компактной и надежной компоновочной схемы расположения оборудования для кустового бурения скважин при снижении времени спуско-подъемных операций, упрощении монтажа, обслуживания и ремонта, увеличении объема бурильного раствора.
Для решения поставленной задачи установка для кустового бурения нефтяных и газовых скважин содержит вышечно-лебедочный блок и функциональные блоки, скомпонованные в два эшелона, в одном из которых расположен блок циркуляционной системы, а в другом - насосный блок, установка имеет приемный мост со стеллажами для буровых и обсадных труб и направляющие. Установка отличается тем, что выполнена двухъярусной, в нижнем ярусе расположены функциональные блоки, а над ними, в верхнем ярусе - приемный мост со стеллажами для буровых и обсадных труб, над приемным мостом расположен грузоподъемный кран для перемещения труб к приемному мосту блоку в направлении, параллельном направляющим.
В эшелоне блока циркуляционной системы расположен блок дополнительных емкостей бурового раствора, а в эшелоне насосного блока - блок приготовления раствора.
В начале и конце эшелоне блока циркуляционной системы расположены два независимых друг от друга тепловых модуля.
Стеллажи приемного моста расположены над функциональными блоками, а грузоподъемный кран приемного моста расположен над насосным блоком.
Двухярусность заявленной установки для кустового бурения скважин позволяет сочетать компактность двухэшелонного расположения функциональных блоков с таким расположением приемного моста со стеллажами для буровых труб и расположенного над ним грузоподъемного крана, которое без дополнительных механизмов ориентировки труб может перемещать трубы к вышечно-лебедочному блоку в направлении, параллельном направлению движения установки. В этом случае повороты трубы при подаче и разгрузке исключены.
Приемный мост, расположенный параллельно движению установки над блоками оборудования нижнего яруса, принимает буровые трубы прямо с транспорта, стоящего параллельно направляющим, что сокращает площади для размещения, а также путь трубы от стеллажа до рабочей площадки и время спуско-подъемных операций. Применение встроенного грузоподъемного крана избавляет от необходимости применять отдельный автокран при разгрузке транспорта с трубами. Более того, такое расположение приемного моста позволяет полностью механизировать подачу труб. Нехватка вылета стрелы для подачи труб к вышечно-лебедочному блоку в этом случае исключена.
Размещенный в эшелоне циркуляционной системы блок дополнительных емкостей для бурового раствора позволяет увеличить его полезный объем без увеличения площади, занимаемой установкой. А блок приготовления бурового раствора, размещенный в эшелоне насосного блока, не затрудняет проезд к нему автомашины с реагентами.
Система воздушного обогрева с двумя мощными независимыми тепловыми модулями позволяет создать комфортные климатические условия и ускорить запуск буровой установки в строй после монтажа.
Расположение грузоподъемного крана приемного моста над насосным блоком позволяет использовать этот кран, в том числе, для извлечения и замены насосного оборудования. Расположение стеллажей приемного моста над функциональными блоками, а грузоподъемного крана приемного моста - над насосным блоком, позволяет создать единое просторное помещение, называемое трубным цехом не ограничивая установку в запасе трубы. В заявленной установке предусмотрено размещение до 5 километров обсадной трубы диаметром 178 мм, т.е. полного запаса трубы на условную глубину бурения станка г/п 320 т. При таком размещении стеллажей возможна механизация подачи и раскатывания трубы по стеллажам.
Таким образом, новый технический результат, достигаемый заявленным решением, заключается в повышении эффективности использования двухэшелонного расположения функциональных блоков установки для кустового бурения скважин, при повышении эффективности работы ее приемного моста.
Полезная модель иллюстрируется следующими рисунками. На фиг.1 изображен общий вид установки; на фиг.2 - то же, без укрытия функциональных блоков и приемного моста; на фиг.3 - двухэшелонное расположение функциональных блоков оборудования.
Установка содержит вышечно-лебедочный блок 1, снабженный механизмом перемещения и выравнивания (не показан). Один из эшелонов нижнего яруса установки содержит блок циркуляционной системы, содержащий блок очистки бурового раствора 2 и блок емкостей для хранения бурового раствора 3. В этом же эшелоне, называемом эшелоном циркуляционной системы (далее ЦС), расположены блок дополнительных емкостей для бурового раствора 4 и блоки обогрева 5 и 6, стоящие в начале и конце эшелона. В другом эшелоне, называемом эшелоном насосного блока (далее НБ), расположены насосный блок 8 с буровыми насосами (не показаны), блок приготовления бурового раствора 9, блок электрооборудования 10. Приемный мост 11 с встроенным грузоподъемным краном 13 расположен вторым ярусом поверх эшелонов насосного блока и циркуляционной системы. В верхнем ярусе установки смонтирован приемный мост 11 со стеллажами хранения труб 12, который служит для выполнения операций, связанных с подачей бурильных и обсадных труб на буровую площадку и хранением запаса труб. Над приемным мостом 11 смонтирован грузоподъемный кран 13. Все блоки, включая приемный мост и стеллажи, имеют жесткое утепленное укрытие 14.
Функциональные блоки выполнены в виде соединенных с коммуникациями модулей. Система коммуникаций включает трубопроводы пара, воды, воздуха, бурового раствора и другие. Соединение всех коммуникаций установки осуществляется при монтаже. Блоки соединены коммуникациями таким образом, чтобы свести к минимуму работы по монтажу, осуществляемые на площадке месторождения.
Кабельные и трубные гидравлические трассы проложены в силовых металлоконструкциях с помощью специальных лотков и не требуют прокладки после монтажа. Основные кабельные трассы проложены под эшелонами в лотках, смонтированных на балках механизма перемещения. Время монтажа комплекса сокращено за счет максимальной готовности модулей и их компоновки в два ряда, прокладки кабелей в лотках, применения быстроразъемных соединений кабельных и трубных трасс, жестких быстромонтируемых укрытий.
Установка смонтирована на по четырех направляющих 15.
Заявленная установка работает следующим образом. Автомобиль с трубами, связанными в пачку, подъезжает, встает параллельно эшелону насосного блока, останавливается в зоне работы крана 13. Оператор, управляя краном с пульта, поднимает пачку труб параллельно направлению движению буровой установки на уровень стеллажей 12. Далее возможна выгрузка (раскатывание) на стеллажи для подачи труб или для их хранения. Раскатывание трубы на стеллажах трубы механизировано. Передача труб со стеллажей на рабочую площадку и обратно на стеллажи, полностью механизирована. Система подачи работает на сжатом воздухе, гидравлика исключена для повышения надежности системы и отказа от дорогих рабочих жидкостей.
При необходимости извлечь части бурового насоса для ремонта или замены трубы со стеллажей снимаются или сдвигаются на другую половину, часть крыши насосного блока снимается при помощи крана 13, насос извлекается и подается наружу на транспорт. Необходимости в автокране нет, транспорт задействован только на время погрузки-разгрузки.
В процессе бурения установку перемещают при помощи встроенного механизма перемещения по направляющим 15 от одной скважины куста к другой.
Таким образом, заявленная двухярусная установка для кустового бурения скважин с двухэшелонным расположением функциональных блоков технологического оборудования, является компактной и надежной, позволяет снизить время спуско-подъемных операций, упростить и ускорить монтаж, обслуживание и ремонт оборудования, увеличить объем бурового раствора. В совокупности это позволяет сэкономить значительные средства на бурение скважин по сравнению с аналогами.