Co je součástí vrtné soupravy?

Vrtná souprava obsahuje následující prvky (obr. 1.1): hlavní motor (hlavní pohon), vrtná věž, základna vrtné věže (základ), zařízení pro okružní operace (HLO), kalová čerpadla, zábrany proti vyfouknutí (zábrany). POHON HLAVNÍHO VRTACÍHO SOUSTAVU Moderní vrtné soupravy využívají jako hlavní pohon spalovací motory. Motorová nafta je hlavní a snadno dostupnou surovinou. Na

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943 Některé vrtné soupravy používají motory na zemní plyn. Počet a rozměry hlavních motorů závisí na účelu a vlastnostech vrtné soupravy. Vrtné soupravy pro mělké vrtání (méně než 1524 m) využívají dva motory o výkonu 373-746 kW. Pro hloubkové vrtání se používají výkonné vrtné soupravy, které jsou vybaveny třemi až čtyřmi motory schopnými vyvinout výkon 2237 kW. Energie je přenášena do různých mechanismů vrtné soupravy mechanicky nebo elektricky. U mechanické převodovky (viz obr. 1.1) je energie z každého motoru přenášena do společné jednotky zvané převodovka 14, 18 (obr. 1.2). Převodovka přenáší energii na naviják a rotor prostřednictvím řetězu a řetězových kol. Při mechanickém přenosu energie využívají kalová čerpadla velké hnací řemeny. Při přenosu elektrické energie jsou dieselové motory instalovány v určité vzdálenosti od vrtné soupravy a používají se k pohonu výkonných generátorů energie. 9

Rýže. 1.1. Vrtná souprava pro rotační vrtání: a—zemní zařízení; b – ústí vrtu a zařízení pod podlahou věže; / —vrtná souprava; 2—polati; 3 – linie vrtné kapaliny vystupující z vrtu; 4 – místo vrtačky; 5 – vibrační síto; 6—kresby; 7 — hlavní motory; 8—přijímací kapacita kalového čerpadla; 9 – bahenní čerpadlo; 10 —

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943 hlavní ozubené kolo (převodovka) od motorů k navijáku a kalovému čerpadlu; // — pohon k rotoru z hlavního motoru; 12 – zvýšená základna; 13 — rotorový stůl; 14 — patro věže; 15 — stoupací a vrtací hadice; 16 — vodicí trubka; 17 — otočný; 18 — hák; 19 — čtyřkladkový pojezdový blok; 20 — cestovní lano; 21 — pětikladkový korunkový blok; 22 — řez patrem věže; 23, 30 – horní a dolní hydraulické zábrany; 24 — výstupní otvory s ventily a armaturami pro vrtnou kapalinu (horní uzávěr je uzavřen); 25 – vodič (první sloupek pláště); 26 — vážená vrtná trubka (UBP); 27 – bit; 28 – vrtná trubka; 29 – cementový prstenec mezi pažnicovými trubkami a stěnou studny. Šipky označují směr proudění vrtné kapaliny Generátory generují elektrický proud, který je přenášen dráty k elektromotorům připojeným přímo k tažnému zařízení, rotoru a kalovému čerpadlu. Hlavní výhodou diesel-elektrického systému je, že eliminuje potřebu přenosu výkonu. Kromě toho je s použitím dieselelektrického systému odstraněn hluk motoru z pracoviště vrtné čety. VRTNÁ VRTNÁ VOZÍ A ZDVIHNUTÝ ZÁKLAD Vrtací jeřáb 1 (viz obr. 1.1, a) je poměrně vysoká a odolná konstrukce, která zajišťuje spouštění a zvedání zařízení do vrtu. Věž má navíc pracoviště – patro 2 (viz obr. 1.1, a) pro pracovníka na koni při zvedání. Základna 12 jeřábu slouží jako podpěra pro jeřáb, naviják a vrtací kolonu.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943 ZAŘÍZENÍ PRO SPOUŠTĚNÍ A ZVEDÁNÍ Spouštěcí a zvedací zařízení se skládá z navijáku, pojezdového systému a pojezdového lana (viz kapitoly 2 a 3). Naviják je hlavním mechanismem vrtné soupravy, který umožňuje zvedání a spouštění těžkých břemen pomocí ocelového lana navinutého na bubnu. Kromě toho s jeho pomocí vrtačka pomocí navijáků skládá nebo odšroubovává vrtné trubky a další spoje. Pojezdový systém obsahuje dva bloky: korunový blok 21 a posuvný blok 19 (viz obr. 1.1, a). Korunový blok je pevný blok umístěný v horní části věže. Pojezdový blok se pohybuje nahoru a dolů po věži během sestavování a vylamování potrubí. Každý blok má řadu kladek, kterými prochází pojezdové lano. Jeden konec pojezdového lana vycházejícího z korunového bloku je uchycen pod spodní konstrukcí ke speciálnímu upevňovacímu mechanismu (slepý konec), druhý je navíjen na buben navijáku. Použití lana několikrát delšího než jeden řetězec poskytuje zvýšení nosnosti. Po několika operacích spouštění a zvedání se pojezdové lano zatáhne, tzn. odstraní se, odřízne se cca 9 m a předloží se nový díl k práci. Tímto způsobem není stejná část lana ponechána v rozsahu vysokého napětí (viz operace výměny lana v kapitole 3). Pojezdové lano je silné ocelové lano používané při vrtání a dokončování studny ke zvedání nebo spouštění vrtného zařízení o hmotnosti několika desítek tun. ZAŘÍZENÍ PRO ROTOROVÉ VRTÁNÍ Vybavení pro rotační vrtání obsahuje rotor a rotorové vložky, hnací trubku a vložku (svorku) pro trubku (obr. 1.3), obratlík a vrtací kolonu.

Hlavní funkcí rotoru je přenášet rotační pohyb přes ložiska na hnací trubku, vrtnou trubku a korunku. Otáčení vrtáku je nutné pro zničení skály a vyvrtání studny. Vložky kromě přenosu rotace na hnací trubku slouží jako sedlo pro klíny.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943 Rotorové klíny (obr. 1.4) jsou speciální zařízení s ozubenými prvky upevněnými na vnitřním povrchu. Jsou nezbytné pro uchopení vrtné kolony zavěšené ve studni při sestavování nebo vylamování vrtných spojů nebo vrtných límců. Síla potřebná k otáčení rotoru je přenášena z hlavních hnacích motorů přes převodový řetězový pohon (viz obr. rýže 1.1). Výkon lze také přenášet přímo přes hřídel připojenou k motoru, který pohání rotor. Olověná trubka má šestihranný nebo čtvercový tvar. Jeho hlavní funkcí je přenášet pohyb na vrtací kolonu, když jsou kelly vložky připojeny k vložkám rotoru. Kelly také slouží jako kanál pro přivádění vrtné kapaliny skrz vrtné trubky do korunky. Během zdvihacích operací je vodicí trubka umístěna v bočním otvoru o menším průměru (otvoru), vyvrtaném speciálně pro tento účel. Otočný (obr. 1.5) jsou instalovány nad potrubím pohonu. Jeho hlavní funkcí je eliminovat přenos rotačního pohybu z kelly trubky nebo vrtné kolony na pojezdové lano. To se provádí otáčením spodní části obratlíku na výkonných válečkových ložiskách. Protože otočný čep musí unést hmotnost celé vrtací kolony, musí být velmi pevný a mít stejné hodnoty jako pohyblivý blok. Obrtlík je vybaven popruhem, který je instalován na háku na spodním konci pojezdového bloku. Sling 1 je vyroben z tepelně zpracované oceli se zvýšenou odolností proti opotřebení. Vývod 2 smyčky je vyroben z tepelně zpracované ocelové slitiny se zvýšenou odolností proti opotřebení a pevností (působením vysokého tlaku roztoku). Kryt 3 slouží jako podpěra pro výstup. Hlavní prvek obratlíku – plovoucí vyměnitelná samonastavovací trubka 4, která je spojena s otočným sudem – má ve spodní části těsnící kroužky a je vyrobena z cementované oceli. Horní řada kuželových válečků 5 (ložisko) absorbuje působení axiálních zatížení (směřujících nahoru) a eliminuje radiální vibrace. Konzoly s tlumiči 6 zvětšují pracovní prostor ve vrtné soupravě. Hlavní spodních 7 a horních 5 ložisek zajišťují vyrovnání otočné a stacionární části obratlíku. Všechny rotující části obratlíku jsou v oleji, jehož netěsnosti zabraňuje prodloužený vnitřní kroužek 8 spodního radiálního ložiska. Kromě toho je možné přivádět vrtnou kapalinu do kelly bočním připojením – výstupem, kterým je ohebná vrtací hadice 15 připojena k otočnému čepu (viz obr. rýže 1.1). Vrtná hadice je připojena přes stoupačku a povrchové potrubí k kalovým čerpadlům. Vrtací kolona se skládá z vrtných trubek, vrtacích objímek, prvků sestavy spodního otvoru (BHA) a vrtáku. Vrtací kolona slouží jako prostředek pro přenos rotačního pohybu na korunku a také jako kanál pro přívod vrtné kapaliny. Vrtací objímky s velkým vnějším průměrem slouží především k zatížení vrtáku při vrtání. Zkušenosti ukazují, že na korunku by mělo být aplikováno maximálně 85 % celkové hmotnosti vrtacího límce. Zbývající hmotnost se použije k napnutí vrtací kolony, aby se zabránilo vybočení. Mezi prvky BHA obvykle patří vrtací objímky, stabilizátory a tlumiče nárazů.

Vrtná souprava je druh zařízení, které se používá k vytváření, prohlubování a čištění vrtů pro těžbu užitečných zdrojů (ropa, plyn). Zařízení lze používat ve spojení s doplňkovým a pomocným zařízením. Každá instalace je vybavena hlavním pohonem; může to být dieselový pohon s mechanickou převodovkou nebo elektrický pohon s digitálním řídicím obvodem. Některé modely jsou vybaveny pohonem rotoru nezávislé konstrukce. Kinetický základ zařízení tvoří vrtací mechanismus a dynamický základ zvedací mechanismus. Zdroj zatížení a rázů dynamického typu se projevuje v podobě nárazu, který se objeví při nabrání potrubní šňůry a přesunu lana do nové vrstvy. Všechny vrtné soupravy se skládají ze sady konstrukcí navržených tak, aby spolupracovaly:

• Zařízení pro spouštění a zvedání: navijáky, jeřáby, háky.
• Zařízení pro dopravu a cirkulaci kapalin: čerpadla, nádoby, otočné prvky.
• Konstrukce pro proces vrtání: věže, mosty, hřebenové konstrukce.
• Zařízení chránící proti kapalným a plynným emisím.
• Zařízení určená k vytváření vrtného kalu: speciální čerpadla, nálevky, hydraulické míchačky.
• Zařízení výkonového typu (motory různých konstrukcí).

Rozsah použití vrtných konstrukcí

V oblasti těžby plynu a ropy se vrtná souprava používá v těchto případech:

1. Při vytváření studní, jejichž hloubka nepřesahuje 25 metrů, stejně jako vrtání studní o průměru do 20 cm, které se obvykle uspořádávají při průzkumu půdy a hornin.
2. Při vrtání vrtů do hloubky až 0,6 kilometru, které se používají jako průzkumný nástroj při studiu útvarů na přítomnost pevných nerostných surovin.
3. Při vytváření studní, jejichž hloubka dosahuje 6 kilometrů. Takové vrty jsou organizovány pro rozvoj ropných a plynových polí, stejně jako v případě hlubokého seismického průzkumu.
4. Při vrtání zvláště hlubokých vrtů: jejich délka je až 15 kilometrů a jsou určeny k vývoji čerstvých míst obsahujících ropné a plynové produkty.
5. Při vytváření studní pro zásobování vodou.
6. Při generální opravě průmyslových vrtů.
7. V procesu testování vrtů na přítomnost užitečných kapalných a plynných zdrojů.

Vrtná souprava může mít různé konstrukce podle toho, k čemu bude sloužit. Zařízení jsou klasifikována podle tohoto kritéria takto:

• Vrtací zařízení pro provádění výzkumu v oblasti inženýrské geologie při výstavbě budov.
• Vrtné soupravy pro organizování vodovodních systémů, tepelných energetických staveb a pro práci v hydrogeologii.
• Vrtací soupravy pro vytváření pilotových základů, kotev a dalších nosných prvků.
• Vrtné soupravy pro geologický nebo seismologický průzkum.
• Vrtací zařízení pro vytváření elektrického vedení.

Návrh vrtacího zařízení

Každá vrtná souprava obsahuje několik typů orgánů, které se liší principem fungování a účelem.

Hlavní části vrtací konstrukce:

1. Výkonné části, které jsou také označeny jako hlavní nebo klíčové. Patří mezi ně zařízení navijáků, rotory, zdvihací jeřáby, otočné zařízení, čerpadla vrtného typu a systémy cirkulace kapalin.
2. Tělesa pro zásobování konstrukce energií: elektrické, benzínové nebo dieselové motory, pohony různých typů, hydraulické systémy, pneumatická zařízení.
3. Přídavné díly (pomocný typ). Patří sem dopravní mechanismy, kovové výrobky, náhradní navijáky, osvětlení, topení, zásobování vodou atd.
4. Informační orgány, které jsou odpovědné za regulaci, úpravu a sledování parametrů procesu vrtání.
5. Řídící orgány.

Vlastnosti hlavních částí vrtné soupravy

Vrtací jeřáb je hlavní jednotkou v celém vybavení zařízení a jeho funkce zahrnují následující úkoly:

• Podpora sloupů na cestovním zařízení.
• Operace spouštění a zvedání, které používají různé typy trubek (pažnice, stejně jako vrtací produkty).
• Umístění samotných trubek v sudu pro proces vrtání.

Klasifikace věží je možná podle několika kritérií. Podle účelu jsou stavby rozděleny na zařízení pro generální opravy různých vrtů, jakož i další zařízení, zařízení pro pobřežní vrtné soupravy, mobilní vrtné konstrukce (mobilní jednotky) a zařízení pro stacionární vrtné konstrukce. Strukturou mohou být věže stožárového typu nebo ve formě věží.

Dalším typem důležitého vrtacího zařízení jsou vozíky: jedná se o příslušenství, které se instaluje na zařízení rypadla. Hmotnost kočáru může být od 10 tun i více. Konstrukce vozíku je tvořena pojezdem, který je poháněn housenkovým motorem s vestavěným tažným mechanismem s hydraulickým okruhem zařízení. Nesený vozík lze použít při hutnění vrstev zeminy, vrtání, které se provádí pomocí pneumatického příklepového zařízení, a při vrtání pro instalaci pilot a kotev.

Rotační mechanismy jsou dalším důležitým prvkem každého typu vrtné soupravy. Tato zařízení se používají k otáčení nástroje a také k podpoře vrtací kolony během procesu vytváření studny.

Pro spouštění a zvedání zařízení na vrtnou soupravu je instalován naviják. Tento mechanismus lze použít pro manipulaci s pažnicemi a vrtacími trubkami, přenos točivého momentu na konstrukci rotoru, stejně jako přenos konkrétního nástroje do zóny dna.

Použití vrtných souprav má velmi široké uplatnění. Vzhledem k tomu, že s nimi lze použít různá přídavná zařízení, jsou vrtné konstrukce běžné v různých oborech lidské činnosti, včetně těžby ropy.