Устройство и основные параметры буровых вышек

Буровая вышка представляет собой вертикальную металлическую конструкцию в виде усеченной пирамиды, сужающуюся кверху. Она состоит из боковых граней, верхняя часть которых снабжена рамой для монтажа кронблока, а нижняя часть граней крепится к основанию буровой. В средней части вышки смонтированы балкон для работы второго помощника бурильщика и магазин для размещения верхних концов свечей. Вышки оборудуются лестницами, стремянками или подъемником.

Вышки классифицируют по максимальной нагрузке, по размерам — высоте и площади основания, по системе опирания и передачи нагрузки на основание, по степени разборности и способам монтажа. Основные параметры вышек — максимальная нагрузка и размеры — высота и площадь основания.

Максимальная нагрузка на вышку — это предельно допустимая вертикальная статическая нагрузка на крюк, которая не должна быть превышена в процессе всего цикла проводки скважины независимо от вида и продолжительности выполняемых операций. Действующие нагрузки ниже предельной не должны приводить к разрушению вышки. Если они превышены, то возможно разрушение вышки.

Размеры вышки — высота, ширина и длины основания и площадки под кронблок. Высота hопределяется необходимым расстоянием между уровнем пола буровой и рамой кронблока для перемещения талевого блока при СПО (рис. 1). Высота hскладывается из h₁— расстояния по вертикали от пола вышки до торца замка подвешенной свечи, h₂— длины штропов, крюка и талевого блока, h₃— запаса на переподъем — расстояния между верхним торцом талевого блока и нижней поверхностью кронблока (6—10 м), ℓ — длины свечи.

Для уменьшения времени на СПО бурильные трубы извлекают из скважины соединенными по две или три, т. е. образуется свеча длиной 18, 24 или 27 м в зависимости от длины труб. В некоторых случаях применяют свечи длиной до 36 м, составленные из трех труб по 12 м или четырех труб по 9 м. Длина свечи ограничивается диаметром труб, так как установленные вертикально в буровой свечи прогибаются тем сильнее, чем меньше их диаметр.

Обычно при длине свечи 18 м высота вышки составляет 11— 29 м, при длине свечи 24—27 м высота — 38—45 м, а при длине свечи 36 м полезная высота вышки достигает 53 м. С увеличением высоты вышки значительно возрастает ее масса, усложняются монтаж и транспортировка. Применение свечей той или иной длины определяется экономической целесообразностью.

Мачтовые вышки бывают одно- и двухопорные с открытой передней гранью корытообразной формы или с двумя открытыми гранями А-образной формы. Вышка А-образного типа состоит из сварных трех- или четырехгранных ферм — колонн, соединенных между собой в верхней части подкронблочной рамой, а внизу прикрепленных к основанию буровой шарнирами. Каждая колонна в зависимости от высоты вышки состоит из трех —пяти сварных секций. Секции свариваются из труб или профильного проката. Концы секций снабжены фланцами для соединения их между собой при сборке.

Верхняя секция имеет проушины, к которым присоединяются подкронблочная рама и монтажная стрела, рассчитанная на нагрузки 0,01—0,02 МН, с роликами для проведения ремонтных работ с кронблоком. Жесткость и геометрическая форма вышки обеспечиваются обычно диагональными стяжками и подкрон-блочной рамой. Для устойчивости в рабочем положении вышка оборудуется подкосами и оттяжками. Подкосы при помощи проушин соединены с колоннами вышки и башмаками основания.

В зависимости от длины свечи на расстоянии 20—34 м от пола буровой монтируют балкон с магазином для удержания верхних концов свечей. Для изменения емкости магазина служит ограничитель. Балкон по внутреннему периметру снабжен перилами, а по наружному — укрытием для защиты рабочего от непогоды.

Вышка оборудуется маршевыми лестницами от пола буровой до балкона с переходными площадками, которые монтируются в одной из колонн вышки, а от балкона до кронблока — лестницами туннельного типа для обслуживания кронблока.

Стояк манифольда высокого давления расположен обычно внутри колонны вышки. Для обслуживания и смены бурового рукава высокого давления предусматривается небольшая площадка, смонтированная также внутри колонны.

Вышка в рабочем положении в направлении продольной оси основания вышечного блока центруется подвижными башмаками подкосов, а в направлении поперечной оси — винтами регулируемых опор колонн вышки.

К преимуществам мачтовых вышек относятся: хороший обзор вдоль граней, быстрота сборки мачт и монтажа, возможность удобного размещения оборудования и механизмов для СПО. Недостатки их конструкций - довольно высокая трудоемкость при изготовлении и сложность ремонта ферм на промыслах.

Башенные вышки выполняются в виде правильной четырехгранной усеченной пирамиды, состоящей из четырех ног, передающих нагрузку от кронблока к основанию. В верхней части ноги соединены между собой подкронблочной площадкой размером 2x2 м, а внизу ноги опираются на основание размером 8 х 8 или 10 х 10 м в зависимости от высоты вышки. Между собой ноги соединены горизонтальными поясами и диагональными стяжками, образующими решетку вышки. Пояса и стяжки крепятся к ногам болтами.

Первый снизу пояс вышки монтируется на высоте 8—12 м. В передней со стороны мостков грани пирамиды предусмотрены ворота, образуемые полураскосами для затаскивания в буровую труб и другого оборудования. На высоте 23, 25 или 34 м, определяемой длиной свечи, устанавливают четырехсторонний балкон с пролетом посередине с выступающей внутрь фонаря площадкой для второго помощника бурильщика (площадка размером 0,7—0,8 м). Балкон и площадка ограждены перилами. Снаружи балкон и нижняя часть вышки снабжены укрытиями для

Таблица 1

Технические характеристики буровых вышек

защиты рабочих от непогоды. На расстоянии 0,5 м ниже пола балкона расположены магазины для установки верхних концов свечей при СПО. Снаружи вышки находятся маршевые лестницы с перилами и переходными площадками от пола буровой до подкронблочной площадки.

Характеристика вышек мачтового и башенного типов приведена в табл 1.

3. Пример 1. Определить минимальный запас на переподъем крюко-блока буровой установки БУ2500ЭП (см. рис.2) при подъеме бурильной, колонны из труб с номинальной длиной ℓ_бт = 9 м. Длина крюкоблока ТБК-4-140Бр ℓ_кб=3,29 м, длина штропов ШБН-125 ℓ_ш = 1,89 м; допуск на длину бурильных труб ℓ=+0,3 м; длина муфты замка ℓ₃=0,39 м; полезная высота вышки h=42 м.

Решение.

Запас на переподъем, м: h₃ = h — ℓ_max —h₂,

где: ℓ_max — длина свечи из трех труб, равная, м:

ℓ_max = 3(ℓ_бт + ℓ) = 3(9 + 0,3) = 27,9 ;

h₂ - длина подвижной части талевой системы, определяемая, м:

h₂ = ℓ_ш - ℓ_з + ℓ_кб = 1,89 — 0,39 + 3,29 = 4,79 .

Тогда h₃=42—27,9—4,79=9,31 м, запас на переподъем находится в допустимых пределах (6-10 м).

Индивидуальное задание 1 к расчету.

4.1. См. исходные данные п. 3. По вариантам:

N вар.	ℓбт, м	ℓш, м	N вар.	ℓбт, м	ℓш, м
		1,89			1,52
		1,89			1,52
		1,89			1,52
		1,89			1,52
		1,89			1,52
		1,89			1,52
		1,89			1,52
		1,89			1,52
		1,89			1,52
		1,89			1,52
		1,89			1,52
		1,89			1,52
Примечание. Номер варианта соответствует номеру в списке журнала группы.

5. По результатам расчета сделать вывод.