Принцип работы системы верхнего привода.
Исходное положение механизмов системы верхнего привода:
гидростанция отключена; 2) вертлюжная головка застопорена стопорным устройством; 3) штропы элеватора отведены в 1-е положение «Назад» посредством цилиндров; 4)шаровые краны открыты; 5) тормоз основного двигателя расторможен; 6)система разгрузки резьбы находится под давлением пневмогидроаккумулятора; 7) трубный зажим разжат.
Процесс бурения. При бурении для вращения бурильной колонны используется основной электродвигатель силового вертлюга. После проверки исходного положения всех механизмов выполняются следующие операции: 1) включается насос маслосмазки вертлюга-редуктора; 2) включается вентилятор двигателя силового вертлюга; 3) восстанавливается циркуляция бурового раствора; 4) включается двигатель силового вертлюга; 5) включается подача инструмента и начинается бурение. При бурении забойным двигателем, кроме перечисленного, для восприятия реактивного момента от турбобура необходимо наложить колодки гидравлического тормоза диск вала и удерживать их в таком положении до окончания бурения. Бурение продолжается до касания воронкой трубного зажима стола ротора или ключа бурильщика.
Процесс наращивания бурильной колонны свечой. Для наращивания бурильной колонны свечой необходимо выполнить следующие операции: 1) Не отсоединяя от ствола СВП, приподнять бурильную колонну на высоту разъема, посадить ее на клинья ПКР; прекратить подачу бурового раствора в скважину; закрыть оперативный шаровой кран; произвести трубным зажимом зажим муфты бурильной колонны; передать вращение от электродвигателя на шпиндель и отсоединить ствол СВП от бурильной колонны; разжать трубный зажим. 2) Начать подъем СВП с одновременным отводом штропов элеватора из первого положения; верхний конец наращиваемой свечи вывести из-за пальца верхней секции магазина; прекратить подъем талевого блока; завести верхний конец свечи в элеватор, закрыть створку. 3) Поднять свечу на необходимую высоту, нижний конец установить в муфту бурильной колонны; произвести свинчивание и докрепление муфты бурильной колонны с ниппелем свечи ключом бурильщика или машинным ключом. 4) СВП приспустить вниз до попадания верхней муфты свечи в направляющую воронку трубного зажима и вхождения резьбовой части ствола вертлюга в резьбовую часть муфты до упора; произвести захват трубным зажимом муфты свечи; включить электродвигатель и произвести свинчивание и докрепление ствола вертлюга-редуктора с бурильной колонной. 5) Разжать трубный зажим; открыть клапан и подать промывочную жидкость; начать бурение.
Процесс наращивания бурильной колонны однотрубкой. Для наращивания бурильной колонны однотрубкой необходимо выполнить следующие операции: приподнять бурильную колонну на высоту разъема, не отсоединяя ее от ствола СВП; посадить бурильную колонну на клинья ПКР; прекратить подачу бурового раствора в скважину; закрыть оперативный шаровой кран, зажать муфту бурильной колонны; отсоединить ствол СВП от бурильной колонны, включив электродвигатель силового вертлюга на вращение, раскрепив и отвинтив замковую резьбу. Начать подъем талевого блока с одновременным отводом штропов элеватора из первого положения; прекратить подъем талевого блока; открыть стопор, включить гидромотор для вращения траверсы трубного манипулятора так, чтобы открытая створка элеватора была направлена на однотрубку, в зависимости от ее местонахождения: или в шурфе для наращивания, или на мостках; установить однотрубку в элеватор и закрыть створку; завести верхний конец свечи в элеватор, закрыть створку. Поднять талевый блок и вывести однотрубку на центр скважины; приспустить ее и установить нижний конец однотрубки в муфту бурильной колонны; провести операции по свинчиванию однотрубки с колонной и свинчивание ствола вертлюга-редуктора с однотрубкой, т.е. выполнить последовательность операций по режиму; свечу поднять на необходимую высоту, нижний конец установить в муфту бурильной колонны; произвести свинчивание и докрепление муфты бурильной колонны с ниппелем свечи ключом КБГ-2 или машинным ключом. СВП приспустить вниз до попадания верхней муфты свечи в направляющую воронку трубного зажима и вхождения резьбовой части ствола вертлюга в резьбовую часть муфты до упора; захватить трубным зажимом муфту свечи; включить электродвигатель и произвести свинчивание и докрепление ствола вертлюга-редуктора с бурильной колонной. Разжать трубный зажим; открыть клапан и подать промывочную жидкость; начать бурение.
Подъем бурильной колонны. Подъем бурильной колонны СВП практически ничем не отличается от подъема бурильной колонны крюкоблоком с ручным элеватором. При необходимости колонна может проворачиваться. Для этого необходимо соединить ствол вертлюга с бурильной колонной. Преимуществом подъема бурильной колонны СВП является возможность подачи элеватора системой отклонения штропов непосредственно к «верховому» рабочему. Кроме того, наличие в СВП системы разгрузки резьбы предотвращает повышенный износ резьбы.
Спуск бурильной колонны в осложненной скважине. Спуск бурильной колонны в осложненной скважине или в ее горизонтальной части в основном аналогичен наращиванию бурильной колонны свечой при бурении.
Процесс ликвидации аварий (прихватов). При ликвидации прихватов на двигателе силового вертлюга устанавливается максимальный момент Мmах=2МН. При достижении двигателем максимального момента накладывается тормоз. После этого начинается расхаживание бурильной колонны в скважине.
Спуск обсадной колонны с циркуляцией промывочной жидкости и вращением. Иногда возникает необходимость провести спуск обсадной колонны с циркуляцией бурового раствора и вращением ее. Для этого необходим переводник с замковой резьбы 3-171 на резьбу обсадной колонны. Например, переводник с замковой резьбы на резьбу обсадной трубы ПЗ-171/168…426 (отраслевая нормаль Н-545-58), но с более удлиненной верхней частью для того, чтобы трубный зажим смог ее зажать. Затем соединить ствол вертлюга с переходником.
Основными производителями систем верхнего привода являются следующие компании: Bentec; Varco; Drillmec; TESCO; ПромТехИнвест; Уралмаш; ВЗБТ.
Турбобур
Турбобур представляет собой многоступенчатую гидравлическую турбину, к валу которой непосредственно или через редуктор присоединяется долото. Каждая ступень турбины состоит из диска статора и диска ротора (Рисунок 8)
Рис. 8. Схема турбобура:а – общий вид; б – ступень турбобура;
1 – вал; 2 – корпус; 3 – ротор; 4 – статор
В статоре, жестко соединенном с корпусом турбобура, поток бурового раствора меняет свое направление и поступает в ротор, где отдает часть своей гидравлической мощности на вращение лопаток ротора относительно оси турбины. При этом на лопатках статора создается реактивный вращающий момент, равный по величине и противоположный по направлению вращающему моменту ротора. Перетекая из ступени в ступень буровой раствор отдает часть своей гидравлической мощности каждой ступени. В результате вращающие моменты всех ступеней суммируются на валу турбобура и передаются долоту. Создаваемый при этом в статорах реактивный момент воспринимается корпусом турбобура и БК.
Режим, при котором мощность турбины достигает максимального значения, называется экстремальным. Все технические характеристики турбобуров даются для значений экстремального режима. В этом режиме работа турбобура наиболее устойчива.
Для бурения наклонно-направленных скважин разработаны шпиндельные турбобуры — отклонители типа ТО.
Турбобур — отклонитель состоит из турбинной секции и укороченного шпинделя. Корпуса турбинной секции и шпинделя соединены кривым переводником.