КУСТОВАЯ БУРОВАЯ УСТАНОВКА С УПРОЩЕННОЙ СХЕМОЙ КОМПОНОВКИ
CLUSTER DRILLING RIG WITH SIMPLIFIED ARRANGEMENT

Заявленное изобретение относится к нефтегазовому оборудованию, а именно, к буровым установкам, и предназначено для кустового бурения разведочных и эксплуатационных нефтяных и газовых скважин.
Для кустового бурения разведочных и эксплуатационных нефтяных и газовых скважин российские и зарубежные производители выпускают специальные кустовые буровые установки, позволяющие производить кустовое бурение (бурение нескольких скважин на одной буровой площадке при перемещении комплекса буровой установки по специальным тумбам-направляющим или специальному основанию).
Недостатки существующих компоновок кустовых установок:
- Размещение блоков с емкостным оборудованием в стороне (в «кармане») от буровой установки - это усложняет обслуживание и эксплуатацию буровой установки.
- Создание и обустройство дополнительных удаленных зон обслуживания с дополнительным персоналом.
- Создание различных монтажных конструкций для обогрева растворных коммуникаций.
- Демонтаж установки при замене блока или введения дополнительного блока.
Известна «Буровая установка» (Патент РФ №24231, дата приоритета 05.10.2001 г., патентообладатель: «Инженерно-экономический внедренческий центр Открытого акционерного общества «Сургутнефтегаз»), содержащая блоки с буровым оборудованием, установленные эшелоном, скрепленные между собой быстроразъемными соединениями и соединенные сквозным проходом от рабочей площадки до концевого блока. Недостатком такой компоновки блоков является сложность операции по замене блока в случае выхода его из строя или установки дополнительных блоков.
Другие известные кустовые буровые установки также содержат блоки с буровым оборудованием: вышечно-лебедочный блок, блок циркуляционной системы, блок буровых насосов, блок цементирования, компрессорный блок и блок электрооборудования, которые смонтированы на общих направляющих с возможностью горизонтального перемещения по двум направляющим. При этом блоки оборудования приемного моста со стеллажами для работы с трубами расположены сбоку (в «кармане»), как правило, перпендикулярно направлению движения буровой установки, из-за чего при перемещении эшелона к другой скважине блоки, расположенные сбоку эшелона, приходится демонтировать.
Аналогичную конструкцию имеет, например, кустовая буровая установка БУ 5000/320 ЭУК-Я («Новое поколение буровых установок завода Уралмаш в Западной Сибири» В.Г.Колчерин и др. Справочное пособие. 2002 г.).
Расположение блоков кустовой буровой установки на двух общих направляющих для перемещения имеет существенные недостатки. Размещение технологического оборудования в блоках последовательно в одну линию (эшелоном) исключает возможность установки в непосредственной близости от устья скважины, что ухудшает выполнение технологических операций (например, блок цементирования расположен в конце эшелонной части кустовой буровой установки). Делает невозможным установку дополнительных блоков, что снижает эффективность эксплуатации установки.
Известна «Кустовая буровая установка» (Патент РФ №83280, дата приоритета 23.10.2008 г., патентообладатель «Закрытое акционерное общество «Уралмашоборудование», RU). Кустовая буровая установка содержит вышечно-лебедочный блок, блок циркуляционной системы, блок буровых насосов, компрессорный блок, блок электрооборудования, цементировочный блок, которые расположены эшелоном, при этом каждый блок выполнен в виде модуля, установленного на направляющие балки, с возможностью перемещения по ним. Для более эффективного проведения операций по кустовому бурению конструкция установки позволяет устанавливать дополнительные блоки. Недостатком этого аналога является то, что при установке дополнительных блоков кустовая буровая установка значительно увеличивается в длину (100 и более метров), что увеличивает протяженность связывающих технологических и электрических коммуникаций, увеличивает энергетические затраты на перекачку растворов и обогрев помещений, усложняет обслуживание буровой установки. Причем расположение блоков эшелоном приводит к значительному увеличению площади для кустовой буровой установки, требует больших затрат на подготовку дополнительных площадей для ее размещения и эксплуатации, что увеличивает расходы на эксплуатацию установки и делает ее малоэффективной. Этот аналог взят за прототип заявленного изобретения.
Технической задачей заявленного изобретения является повышение эффективности эксплуатации кустовой буровой установки при строительстве скважин для кустового бурения в труднодоступных северных районах.
Технический результат достигается за счет заявленной новой компоновки кустовой буровой установки с упрощенной схемой компоновки, содержащей блоки, выполненные в виде модулей, состоящих из рам с технологическим оборудованием, блок цементирования скважин, блок циркуляционной системы, насосный блок с буровыми насосами, блок электрооборудования, компрессорный блок, а также вышечно-лебедочный блок и приемный мост с буровыми трубами, установленные на направляющих с возможностью горизонтального перемещения, согласно изобретению установка скомпонована в два ряда на 4-х параллельных направляющих, при этом блоки - модули соединены с системой коммуникаций и установлены с возможностью изменения их взаимного положения, причем установка дополнительно снабжена блоком с емкостным оборудованием, который установлен в одном ряду с блоком циркуляционной системы и компрессорным блоком, а в другом ряду блоки могут быть установлены последовательно от вышечно-лебедочного блока, как в первом варианте: блок цементирования скважин, насосный блок, снабженный теплогенератором, и приемный мост с буровыми трубами; или, как во втором варианте: приемный мост с буровыми трубами, насосный блок, снабженный теплогенератором, и блок цементирования скважин. При этом блок электрооборудования установлен между блоком цементирования скважин и насосным блоком, а над компрессорным блоком установлен блок теплогенератора, который имеет общую технологическую связку с блоком с емкостным оборудованием.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами.
На фиг.1 изображен общий вид кустовой буровой установки с упрощенной схемой компоновки на 4 направляющих.
На фиг.2, 3 изображены варианты компоновки кустовой буровой установки на виде сверху.
Заявлено изобретение «Кустовая буровая установка с упрощенной схемой компоновки» (фиг.1), которая содержит блоки, выполненные в виде модулей и состоящие из рам с технологическим оборудованием: блок цементирования скважин 1, блок циркуляционной системы 2, насосный блок 3, блок электрооборудования 4, компрессорный блок 5, а также вышечно-лебедочный блок 6 и приемный мост с буровыми трубами 7, скомпонованные в два ряда А и Б и установленные на 4-х параллельных направляющих 8, 9, 10, 11. В компоновку установки в одном ряду А с блоком циркуляционной системы и компрессорным блоком дополнительно установлен блок с емкостным оборудованием 12, который состоит из емкостей. В известных установках ввиду большой длины эшелона блоки с емкостным оборудованием устанавливались дополнительно стационарно или привозились на время проведения этих операций. В этих емкостях находится дополнительный запас воды и солевых растворов. Иногда, по мере необходимости, в емкостях частично перекачивают буровой раствор при его технологических заменах. Но основное назначение емкостей - это подготовка воды для приготовления буровых растворов, тампонажных растворов для цементирования при проведении цементажа затрубного пространства скважин. Также емкости предназначены для подготовки и хранения продавочных растворов, которыми осуществляют продавку трубного пространства скважины после заполнения цементом. Наличие дополнительного объема растворов и воды, подготовленного до нужной температуры, особенно необходимо в холодное время года.
В ряду Б последовательность расположения блоков может варьироваться. Порядок установки блоков рассматриваем, начиная от вышечно-лебедочного блока. Например, в первом варианте (фиг.2): блок цементирования скважин 1, насосный блок 3, снабженный теплогенератором 13, и приемный мост с буровыми трубами 7. Или, например, во втором варианте (фиг.3): приемный мост с буровыми трубами 7, насосный блок 3, снабженный теплогенератором 13, и блок цементирования скважин 1. При этом блок электрооборудования 4 установлен между блоком цементирования скважин 1 и насосным блоком 3. Размещение блока электрооборудования 4 между блоком цементирования скважин 1 и насосным блоком 3 обусловлено тем, что эти блоки в процессе работы приводов выделяют тепло, поэтому, как правило, должна быть предусмотрена их вентиляция. В известных установках это тепло выбрасывается в атмосферу. В заявленной полезной модели расположение блоков электрооборудования рядом с насосным блоком позволяет сделать систему сброса избыточного тепла в зимнее время в насосные блоки, тем самым за счет сбросной энергии обеспечивается дополнительный обогрев помещений внутри блоков установки.
В ряду А над компрессорным блоком 5 также установлен теплогенератор 13, при этом компрессорный блок имеет общую технологическую связку с блоком с емкостным оборудованием 12.
Описание работы.
В цикл строительства скважины входят подготовительные работы, монтаж буровой установки, подготовка к бурению, процесс бурения, укрепление скважины обсадными трубами, укрепление скважины цементированием.
Перед началом монтажа кустовой буровой установки производят подготовку площадки, на которую устанавливают параллельно друг другу направляющие 8, 9, 10, 11 (фиг.2, 3). После чего производят монтаж конструкции кустовой буровой установки. Блоки-модули, состоящие из рам с технологическим оборудованием, размещают в два ряда А, Б на направляющих 8, 9, 10, 11 в соответствии с их функциональным назначением. После установки и монтажа всех блоков кустовой буровой установки осуществляют технологическую связку блоком между собой. Затем на стеллажи и приемный мост укладывают буровые трубы для подачи их непосредственно на буровую площадку. Бурение скважины производят опусканием бурового инструмента на бурильной колонне с одновременной подачей бурового раствора по контуру его циркуляции. После бурения первой скважины буровую колонну извлекают из скважины, разбирают на свечи (свернутые попарно бурильные трубы) и устанавливают на буровой площадке. На стеллажах и приемном мосте размещают обсадные трубы для опускания их в скважину. Обсадные трубы подают на буровую площадку, где их сворачивают и колонной опускают в пробуренную скважину. Затрубное пространство между обсадной колонной и стенкой скважины бетонируют с использованием оборудования блока цементирования. Завершив работы по цементированию, кустовая буровая установка перемещается внутри кустовой площадки по четырем направляющим от скважины к скважине вместе с технологическим и электрическим оборудованием, расположенным на блоках-модулях, без демонтажа всех блоков-модулей, включая приемный мост и стеллажи для труб, что является существенным отличием от прототипа. В прототипе при движении буровой установки к следующей скважине приходится демонтировать блоки-модули и стеллажи для труб, которые расположены по сторонам эшелона на дополнительных направляющих, что влечет за собой дополнительные расходы и усложняет обслуживание и эксплуатацию установки.
При использовании заявленной кустовой буровой установки с упрощенной схемой компоновки:
- сократилась занимаемая площадь и площадь обслуживания буровой установки, что уменьшило затраты на подготовку кустовой площадки;
- снизились затраты времени на передвижку всего комплекса оборудования от скважины к скважине;
- оптимизировалось расположение технологического оборудования буровой установки и повысилось качество выполнения работ;
- создались благоприятные климатические условия работы с трубами и буровым инструментом, появилась возможность дополнительно механизировать выполнение этих работ, повышая, таким образом, качество и производительность выполнения работ;
- сократились потери тепла в окружающую среду за счет оптимизации геометрических форм кустовой буровой установки;
- улучшились условия выполнения работ за счет дополнительного обогрева помещений.
Техническим результатом от использования заявленной кустовой буровой установки является повышение безопасности и производительности труда обслуживающего персонала, улучшение условий работы обслуживающего персонала, особенно в холодное время года, что повысило эффективность эксплуатации кустовой буровой установки при кустовом бурении разведочных и эксплуатационных нефтяных и газовых скважин, особенно в труднодоступных северных районах.
Кустовая буровая установка может быть изготовлена на машиностроительном предприятии соответствующего профиля.