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.
ČTĚTE VÍCE
Jak chutná růže?

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.

ČTĚTE VÍCE
Jaké jsou výhody lipového medu?

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.

Ropné vrtné soupravy se skládají z různých kovových konstrukcí, přípravků a zařízení. Pomocí této techniky se rychle najde ropa a ustaví se její produkce.

Místa, kde se používají ropné vrtné soupravy

Používají se k vrtání studní na souši i v moři. V prvním případě se častěji používají mobilní jednotky. Ve druhém případě jsou umístěny na nadjezdech, plovoucích plošinách nebo lodích.

Účel nastavení

Jsou určeny pro vrtání studní následujících typů:

  1. Provozní. Umožňuje těžbu ropy a plynu.
  2. Tlak. S jejich pomocí se voda, plyn nebo obyčejný vzduch čerpá do produktivních vrstev. Díky tomu je možné udržet tlak nutný pro těžbu surovin a tím zvýšit efektivitu využití těžebních vrtů.
  3. Průzkum. Umožňují najít ložiska a určit jejich obrysy. Současně se provádějí testy a posuzují se zásoby černého zlata.
  4. Speciální (referenční, parametrické, vyhodnocovací a kontrolní). Umožněte specialistům studovat strukturu nádrže oblasti, určit změny vlastností produktivní nádrže, sledovat tlak a také určit úroveň produkce určitých oblastí. Také s jejich pomocí ropní pracovníci zajišťují spalování na místě, zplynují ropu, vypouštějí odpadní vody do spodních vrstev atd.
  5. Strukturální vyhledávání. Umožňuje určit umístění konstrukcí ložisek ropy a plynu podél horních horizontů značení. V tomto případě lze informace získat pomocí mělkých a levných vrtů.

Typy a klasifikace ropných vrtných souprav

Toto zařízení je klasifikováno následovně.

Podle druhu práce

Mohou být určeny k:

  • provozní práce;
  • průzkumné práce;
  • technické studny.

Metoda vrtání

Používají následující technologie vrtání:

  • rotační;
  • rotační náraz;
  • rázově rotační;
  • vibrace;
  • výbuch ohně;
  • šokovat;
  • výboj-puls.

typ pohonu

Mohou používat následující pohon:

  • elektrický;
  • elektrohydraulický;
  • nafta;
  • dieselelektrický;
  • diesel-hydraulické.

Způsob dopravy

Podle způsobu pohybu mohou být:

  • samohybný;
  • mobilní, pohybliví;
  • stacionární.

Podle GOST 16293-89 jsou klasifikovány tak, jak je znázorněno na spodním obrázku.

Výstavba ropných vrtných souprav

Skládají se z následujících orgánů a systémů.

Výkonné orgány a systémy

Derrick je hlavní nosnou konstrukcí každé vrtné soupravy. Podle návrhu to může být:

  1. Stožár (mechanická pracovní část je umístěna na dvou podpěrách).
  2. Věž (jejich provedení využívá čtyři nosné podpěry, které rovnoměrně přenášejí zatížení na zem).
  3. Se dvěma nebo čtyřmi podpěrami.
  4. ve tvaru A nebo U.
ČTĚTE VÍCE
Co znamenají včely ve snu?

Věžové konstrukce jsou větší, protože jsou určeny pro hluboké vrtání.

Výkonné vybavení dále zahrnuje:

  • vrtací tažné zařízení;
  • SVP;
  • rotor;
  • zdvihací systém;
  • bahenní čerpadlo.

Energetické systémy a jednotky

Patří sem dieselové a elektrické motory, pneumatické a hydraulické pohony.

Pomocné struktury, mechanismy a systémy

Patří sem základy, přístřešky, pohybové mechanismy, přijímací můstek, pomocný naviják, vodovodní systém, vytápění, zvuková izolace, osvětlení a ventilační zařízení.

Řídící orgány

Patří mezi ně pneumatické a elektrické řídicí systémy.

Informační orgány

Jedná se o sadu zařízení pro ovládání vrtání.

Druhy vrtných zařízení

Toto vybavení zahrnuje veškeré vybavení používané při vrtání a opravách, jakož i pomocné nástroje.

Všechna tato zařízení jsou podmíněně rozdělena do 2 skupin: technologické a pomocné.

Malou skupinou jsou pomocné nástroje. Jsou určeny především pro servis procesních zařízení a také pro zpevnění stěn studny.

  • svorky;
  • obratlíky;
  • kryt;
  • sklopné klíče.

Velkou skupinu tvoří technologická zařízení, která zahrnují nejrůznější nástroje používané při vrtání. Hlavním prvkem každé vrtné soupravy je vrták, který ničí skálu a hloubí díru v zemské kůře. Dláta mohou být různých provedení a průměrů.

Podle designu jsou rozděleny do 3 skupin:

  1. Lobed.
  2. Kuželový váleček.
  3. Sektorové.

Důležitým prvkem dláta jsou čepele, které stejně jako čepel řežou půdu. Podle jejich zamýšleného účelu mohou být pro půdu, písek, hlínu a skálu. Tyto díly jsou spolu s dláty považovány za díly s nejrychlejším opotřebením.

Dalším prvkem této výbavy jsou tyče, pomocí kterých je udidlo připojeno k pohonu. Mohou být masivní kované a svařované, ale také předkované.

Expandéry – umožňují rozšířit studnu na rozměry potřebné pro vytahování potrubí. Liší se typem půdy, ve které je lze použít.

Technologickým zařízením jsou také obratlíky, adaptéry a objímky potrubí. Každý z nich je navržen tak, aby vykonával určitou práci.

Je také nutné poznamenat nouzové vybavení, které umožňuje předcházet a eliminovat nouzové situace. Je určen pro odstraňování vrtných strun a pláště.

Elektrické generátory, kalová čerpadla

Elektrický generátor je také jedním z hlavních prvků vrtné soupravy, protože umožňuje poskytovat autonomní napájení všem elektrickým zařízením. Pro start je vybaven výkonnou baterií. Díky elektrickému generátoru je možné eliminovat téměř všechny nehody na staveništi.

ČTĚTE VÍCE
Proč je lepší jíst jedle?

čerpadla na bahno

Nedílnou součástí cirkulačního systému každé vrtné soupravy je kalové čerpadlo. Umožňuje čerpat vrtnou kapalinu do studny a čerpat ji zpět. Díky tomu je možné zvednout vytěženou horninu z hlubin země, zpevnit studnu a ochladit udidlo.

Vyrábí se v různých provedeních. Nejčastěji se používají dvou- a třípístová zařízení. Toto provedení se skládá z hydraulické a hnací části. V posledně jmenovaném se točivý moment pohonu přeměňuje na translační pohyb, který se přenáší na písty. V první části se energie vycházející z pístů přeměňuje na hydraulickou energii.

Technologie výroby ropy

Ropa se těží několika způsoby, ale organizace tohoto procesu vyžaduje řádně vybavený vrt.

Stavba studny

Vrty jsou vrtány vrtacími stroji do hloubky několika kilometrů. Zároveň jsou vyrobeny:

  • vertikální;
  • šikmý;
  • přímočarě zakřivený;
  • zkroucený;
  • přímočarě zakřivené (s vodorovným řezem);
  • komplexně zakřivené.

Jejich průřez je nejčastěji kulatý, ⌀ až 40 cm.

Stěny vrtů jsou vyztuženy vysokopevnostními kovovými pažnicovými trubkami, přičemž do dutin mezi těmito trubkami a stěnami vrtu je pod tlakem čerpán cementový roztok, který odděluje vrstvy, a pažnice je také dobře chráněna před vodou .

Technologie těžby

Když je studna plně rozvinuta, je na ni instalováno výrobní zařízení.

Existují tři nejběžnější způsoby těžby ropy.

Kašna

Ropa nebo plyn stoupají na zemský povrch vrtem nezávisle (pod vlivem formačního tlaku).

Metoda extrakce tekoucího oleje

  • prostý;
  • minimální náklady na elektřinu;
  • jednoduché ovládání čerpání;
  • dlouhá životnost zařízení.

Pro ovládání takového vrtu jsou na něm instalovány uzavírací ventily, které během výrobního procesu umožňují řídit tok surovin (řídit jeho tlak a konzervovat vrty).

Po ukončení proudění se zbývající olej začne čerpat pomocí plynového výtahu a čerpacích metod.

Plynový výtah

Tato metoda se používá, pokud tlak v nádrži nestačí k přirozenému vytěžení surovin z podloží. V tomto případě je vzduch nebo uhlovodíkový plyn pumpován do vrtu kompresory, aby vytlačil ropu na povrch. Tato metoda může být kompresorová nebo nekompresorová.

První jsme již uvažovali, ale ve druhém případě je do formace přiváděn plyn, již pod požadovaným tlakem. Odebírá se ze sousedních ložisek.

ČTĚTE VÍCE
Proč zvířata kašlou?

Výhody této metody:

  • umožňuje efektivnější rozvoj polí (čerpání více ropy z nich);
  • lze jej použít k výrobě ve vysoce zakřivených vrtech;
  • můžete pracovat s velmi plynatými a přehřátými formacemi;
  • umožňuje plně ovládat pracovní postup;
  • zvládá automatizovat ovládání;
  • můžete využívat několik vrstev najednou;
  • umožňuje kontrolovat usazování parafínu a solí.

Hlavní nevýhody plynového výtahu jsou:

  • vysoká cena zařízení;
  • nízká účinnost.

Z tohoto důvodu se nejčastěji používá ke zvedání lehkého oleje s vysokým obsahem souvisejícího plynu.

Čerpací

Tato metoda zahrnuje zvedání ropy pomocí čerpadel spouštěných do vrtů. Touto metodou jsou suroviny čerpány z hloubky až 2500 m. V tomto případě jedno čerpadlo přečerpá ze studny až 500 m³ surovin za den.

Podle konstrukce jsou čerpadla buď tyčová nebo bezpístnicová. Posledně jmenované jsou ponorná elektrická odstředivá zařízení.

Tyčová zařízení se skládají z čerpacích trubek a v nich zavěšených plunžrů. Vratný pohyb plunžrů v nich zároveň umožňuje vytvořit čerpací stroj. Točivý moment na něj přenáší elektromotor pomocí vícestupňové převodovky.

Kvůli nepříliš nízké spolehlivosti a výkonu jsou dnes tyčová zařízení nahrazována elektrickými odstředivými ponornými čerpadly (ECP).

Čerpací metoda těžby ropy

Použití ropných systémů

Systémy pro výrobu ropy jsou sestavovány z modulů a jednotek. Základem pracovního zařízení jsou kovové věže s podpěrami.

Jsou instalovány ve fázích:

  1. Připraví pozemek pro umístění systému a zároveň zkontrolují funkčnost veškerého vybavení.
  2. Oblast je označena a je z ní odstraněno vše, co se vyznačuje zvýšenou hořlavostí.
  3. Nosná část je smontována a je k ní připevněna pomocná instalace.
  4. Jsou smontovány nápravy, rotorový stůl a střed budoucí studny.
  5. Je instalována nosná věž a pomocná zařízení. Instalace se provádí pomocí jeřábu.

Přeprava vrtného zařízení je obtížná práce.

  1. Kalkulace způsobu dopravy.
  2. Výběr vhodné trasy pro přepravu s ohledem na všechny dostupné svahy v okolí a kvalitu vozovky.
  3. Kontrola a příprava všech zařízení, která zajistí přepravované zařízení.
  4. Načítání.

Vrtná souprava se na pole dopravuje pomocí návěsových mechanismů, pokud to rozměry agregátu umožňují.