Монтаж буровых установок

Этапы монтажа и демонтажа буровых установок

Прежде чем приступать непосредственно к бурению выработки под скважину (не важно, под что именно — воду, нефть или газ) — требуется должным образом подготовить оборудование к работе. Процесс это крайне важный — ведь от правильности монтажа будет зависеть и качество самого процесса бурения скважин.

Собранная и готовая к работе буровая вышка

В данной статье будут рассмотрены основные технологии и методы монтажа и демонтажа стационарного и мобильного бурового оборудования.

1 Монтаж буровых вышек

Монтаж крупногабаритных стационарных буровых установок достаточно сложный и трудоемкий процесс, который должен выполнять исключительно квалифицированными рабочими. Чаще всего для этого нанимаются вышкомонтажные бригады, обладающие специальным подъемным оборудованием, что позволяет осуществить монтаж оборудования в кратчайшие сроки.

Существуют три основных метода монтажа стационарного бурового оборудования: поагрегатный монтаж, сборка мелкими блоками, и монтаж крупными блоками.

Перед началом монтажа любой конструкции необходима подготовка участка, на котором она будет расположена. Для этого требуется снять верхний слой грунта, чтобы устранить естественный уклон местности и выровнять территорию.

В радиусе пятидесяти метров от расположения буровой вышки необходимо выкосить травяное покрытие, и очистить эту зону от любых пожароопасных веществ. Если буровое оборудование монтируется в черте населенного пункта, то необходимо выполнить ограждение рабочей площадки проволочной сеткой, либо любим другим забором, который будет ограничивать доступ к механизмам.

Также нужно обеспечить беспроблемный доступ транспортных средств, для подвоза к месту расположения буровой вышки инструментов и материалов. В ситуации, когда вышка расположена в труднодоступной местности, рациональным будет обустройство грейдерной дороги без асфальтного покрытия, или любой другой быстро создающейся дорожной ленты.

Оптимальным вариантом монтажа буровых вышек является использование автомобильного крана К-162, который оборудован инвентарной вставкой телескопической стрелы, что дает возможность, помимо установки оборудования, также выполнять обустройство каркасов укрытия.

Использование крана для сборки буровой вышки

Для расположения малогабаритных буровых установок создаются специальные залитые бетоном сборочные площадки.
к меню ↑

1.1 Агрегатный метод

Данная технология предусматривает индивидуальный монтаж каждого элемента буровой установки. В основном агрегатный метод используется для первичного монтажа новых буровых вышек, которые выходят с завода в виде отдельно транспортирующихся элементов.

На практике использование агрегатного метода, как основного способа для установки вышек не оправдано, так как в сравнении с блочным способом он требует гораздо больших затрат времени и труда.

Этот метод выступает в качестве основного способа осуществления ремонтных работ на буровых установках, когда выполняется демонтаж отдельно взятого вышедшего из строя агрегата, и замена его на исправно функционирующий аналог.

Этапы агрегатного монтажа:

  • Установка каркаса буровой вышки;
  • Установка элементов бурового оборудования;
  • Установка бурового насоса, и устройств создания и очистки раствора для бурения;
  • Монтаж спуско-подъемных механизмов;
  • Монтаж пневматического управления.

1.2 Мелкоблочный метод

Согласно данному способу буровая вышка собирается из отдельных блоков, которые состоят из нескольких агрегатов, связанных друг с другом кинематическим соединением, что предварительно устанавливаются на часть металлического каркаса буровой установки.

После создания буровой площадки такие блоки просто соединяются между собой в определенной последовательности, что обуславливает уменьшение трудоемкости и затрат времени на установку оборудования.

Сборка буровой вышки

На практике, стационарные буровые установки, при данном методе монтажа, составляются из 10-20 отдельных блоков. Которые обладают размерами, позволяющими свободную транспортировку блоков посредством обычного грузового транспорта на дорогах общего назначения.
к меню ↑

1.3 Крупноблочный метод

Согласно данному методу буровая установка делится на 3-4 основных блока. Наиболее часто встречающееся разделение: лебедочный блок, насосный блок, блок привода. Лебедочный блок содержит – бурильный ротор, привод ротора, лебедку и её привод, дополнительную лебедку, буровой ключ.

Приводный блок состоит из силовых агрегатов (функционирующих на дизельном топливе, либо электромоторов), цепного редуктора и трансмиссии. В третьем блоке размещены два буровых насоса.

Эти части оборудования крепятся к каркасу буровой вышки, к которому присоединены и остальные вспомогательные механизмы.

Весь монтаж заключается в поэтапной установке блоков на фундамент площадки с помощью крана, и последующего соединения их систем коммуникаций.

В сравнении с методом монтажа оборудования мелкими блоками, эксплуатация крупноблочной технологии дает следующие преимущества:

  • Минимальное количество блоков;
  • Сокращение срока монтажа, вследствие небольшого объема работ;
  • Упрощение фундамента под сборочную площадку.

Единственным существенным минусом крупноблочного метода, который выплывает из уменьшения количества блоков, является увеличение их размера, что требует применения специального транспорта (тяжеловозов) для перевозки блоков.

Сборка буровой вышки

1.4 Обкатка оборудования

После монтажа буровой вышки выполняется проверка всех её основных узлов:

  • Мест соединения бурового вертлюга с шлангом;
  • Роторный механизм;
  • Надежность закрепления спуско-подъемных конструкций;
  • Регулировка элементов АСП-механизмов.

Также необходимо удостоверится в наличии всего вспомогательного инвентаря: противопожарного инструмента, средств техники безопасности, аварийного инструмента.

Обкатка бурового оборудования должна выполняться на холостом ходу, без какой-либо дополнительной нагрузки. Силовые агрегаты проверяются на предмет бесперебойной работы трансмиссии, расхода топлива, своевременность реакции на управляющие элементы, также проверяется температура и внутреннее давление системы подачи смазки.

После того, как эксплуатация вышки завершена, демонтаж буровой установки осуществляется согласно методу, по которому осуществлялась сборка конструкции.

В случае использования блочных способов, выполняется рассоединение и демонтаж конструкции в обратном, относительно сборке, порядке.
к меню ↑

2 Мобильные буровые установки

Развертывание мобильных установок (машин для бурения) начинается со сборки и подъема буровой колонны. Для этого, на заранее подготовленной площадке, все её элементы раскладываются и соединяются между собой. На крайнюю часть колонны устанавливаются специальные однороликовые блоки, к которым крепится талевая система из штроп.

С помощью натяжения талевой системы осуществляется перемещение буровой колонны и придание ей необходимого пространственного положения.

Малогабаритная буровая установка

Очень важно контролировать движение колонны по всей амплитуде, так как только она пройдет ось центра тяжести, вышка начнет крениться под действием собственного веса. Противодействие опрокидыванию осуществляется с помощью специальной системы оттяжек.

По завершению подъема колонна закрепляется посредством фиксации стяжными лебедками. Для оптимальной устойчивости вышки рекомендуется использовать четыре стяжных каната из стали, диаметр которых не меньше 10 миллиметров. Канаты закрепляются на предпоследний участок буровой колонны, и разводятся по диагоналям условного квадрата.

После того как вышка поднята и зафиксирована, выполняется монтаж передней части бурового блока. Дальше устанавливается подрамник, выполняется настройка необходимого уровня рамы буровой установки. Выкатывается ведущая тележка, под которую подкладываются опорные брусья. Выбирать место расположения бурового ротора необходимо с помощью отвеса, который опускается с верхнего основания колонны на центр её нижнего основания.

Далее выполняется монтаж бурового насоса, и обустраиваются ямы-отстойники для глинистого раствора. Устанавливается циркуляционная система для его подачи.

После того как эксплуатация завершилась, свертывание вышки начинается с демонтажа одной из фиксирующих растяжек, после чего она выводится из вертикального положения. Талевая система постоянно должна находиться в свободном растянутом положении, и не блокировать опускание колонны. После того как вышка прошла центр тяжести, дальнейший спуск выполняется с помощью лебедки (которая установлена на трактор).
к меню ↑

Способы монтажа установок для бурения скважин

Добыча основных стратегических ресурсов Российской Федерации – нефти и газа осуществляется при помощи буровых установок, которые прорезают земную твердь на нужную глубину, чтобы можно было использовать скважину для выкачивания полезных ископаемых. Этот процесс требует довольно много времени, так как вначале проводится предварительная геологическая разведка, потом бурится тестовая скважина, исследуются взятые пробы земных пород, а лишь затем уже принимается решение о целесообразности ведения разработки на выбранном месте.

Монтаж буровых установок является довольно простым процессом, так как все конструкции разработаны таким образом, чтобы их можно было быстро собирать небольшими силами. Также каркас создан с учетом того, чтобы его можно было использовать много раз, потому что изготовление одноразовых элементов обходилось бы слишком дорого, что влияло бы на увеличение себестоимости добычи.

Процедура монтажа оборудования для добычи полезных ископаемых скважинным методом

Для сверления тестовой скважины используется мобильная установка, которая передвигается на транспортной платформе. Таким способом можно за один день обрабатывать большую площадь, чтобы не приходилось постоянно монтировать и размонтировать агрегат. Временные потери при ведении любого производства недопустимы, так как влекут за собой лишние финансовые издержки.

Поэтому все нужно делать оперативно и без лишних манипуляций. Монтаж мобильных буровых установок не требуется, потому что они устанавливаются на передвижную платформу еще на заводе. Необходимо лишь перевести их из транспортного положения в рабочее, на что уйдет не более 10 минут. После этого сразу можно начинать процедуру бурения и выемки земной породы с разной глубины для исследования наличия в составе каких-либо интересных минералов для промышленности.

Что касается методов монтажа установок для бурения стационарного типа, то здесь выделяют несколько разновидностей. Их применимость напрямую зависит от условий рельефа и предполагаемых объемов добычи. Очень важно, чтобы агрегат мог без проблем выполнять заданный объем работ, потому что в случае отставания от плана компания будет нести убытки, а допускать этого никак нельзя, так как невыгодная добыча ресурсов стимулирует снижать объемы, что может приводить к дефициту ресурса на рынке и его резкому подорожанию. В условиях тесной взаимосвязи всех мировых экономик – это может полечь за собой серьезные кризисные явления, от которых проиграют практически все страны мира.

На практике применяются следующие способы монтажа буровых установок:

1. Монтаж мелкими блоками с последовательным присоединением отдельных агрегатов:

  • установка сборного фундамента и легкосплавных опор, которые соединяются между собой разъемным способом при помощи болтов;
  • установка роторно-лебедочного блока, который будет осуществлять спуск и подъем рабочего механизма в пределах скважины;
  • Монтаж дополнительных вспомогательных сооружений, которые будут обеспечивать дренаж, свободный доступ транспортных средств к вышке, защиту объекта от несанкционированного доступа.

2. Монтаж цельной установки, который возможен только с мелкогабаритными агрегатами. Он подразумевает, что оборудование доставляется к месту работы в уже собранном виде, после чего его при помощи автокранов поднимают в вертикальное положение и устанавливают на заранее подготовленный фундамент.

Чтобы понять все тонкости процесса, стоит посмотреть монтаж бурового оборудования на видео. Ролик будет очень интересным и познавательным. Стоит отметить, что рабочую площадку нужно предварительно подготавливать, выкашивая с нее всю траву и убирая легковоспламенимые предметы. Также нужно делать ее практически ровной, чтобы не пришлось сильно регулировать положение вышки за счет калибровки конструкции. В труднодоступные места собранные агрегаты иногда доставляются при помощи вертолетов.

Установка вспомогательных элементов

При установке добывающего оборудования не стоит забывать и о системах обеспечения, без которых не будет работать ни одна машина. Поэтому осуществляется еще целый ряд дополнительных операций, без которых не получится ввести объект в эксплуатацию. Самыми главными являются сооружения для обеспечения безопасности, так как нефть и газ относятся к категории горючих и взрывоопасных веществ, на производстве должны быть полностью исключены случаи применения огня непосредственной близости от скважин.

Также должна быть правильно проведена и подключена проводка, так как любое короткое замыкание может вызвать катастрофу техногенного характера на огромной площади. Монтаж и эксплуатация электрооборудования буровых установок проходит так:

  • 1. Производится расчет необходимой мощности, чтобы хватало на питание всего объекта с учетом возможных критических нагрузок.
  • 2. Выбирается линия для подключения или же устанавливается автономная станция.
  • 3. Делается разводка проводов, причем используются только кабеля с максимальной защитой и огнестойкой изоляцией, которая не нарушит своей целостности даже при условии контакта с открытым огнем.
Читайте также:  Виды импульсного реле

Только при таком подходе можно обеспечить себе полную безопасность.

Демонтаж буровой установки производится в обратном монтажу порядке. Только стоит учитывать, что в процессе эксплуатации определенные элементы будут сильно изношены, так что уже не годятся для повторного использования. Их нужно будет заменить на новые аналоги.

Монтаж буровых установок

Рис. 5.3. Схема расположения оборудования “Уралмаш-3Д”

Службой охраны труда и техники безопасности предприятий разрабатываются программа и объем инструктажа по видам работ, которые утверждает главный инженер предприятия. Проверка знаний и допуск к работам на площадке бурения производится комиссией под председательством главного инженера предприятия.

Производственный контроль за безопасной эксплуатацией кранов должен осуществляться в соответствии с “Правилами организации и осуществления производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности на опасном производственном объекте” [7].

На рабочей площадке вышкомонтажной бригады в каждой смене должно быть назначено приказом лицо, ответственное за безопасное производство работ кранами.

В качестве стропальщиков могут допускаться рабочие-вышкомонтажники, обученные по профессии стропальщика в порядке, установленном соответствующим федеральным органом исполнительной власти.

При размещении мобильных машин на производственной территории руководитель работ должен до начала работы определить рабочую зону машины и границы создаваемой ею опасной зоны. При этом должна быть обеспечена обзорность рабочей зоны, а также рабочих зон с рабочего места машиниста. В случаях, когда машинист, управляющий машиной, не имеет достаточного обзора, ему должен быть выделен сигнальщик из числа стропальщиков.

Со значением сигналов, подаваемых в процессе работы и передвижения машины, должны быть ознакомлены все лица, связанные с ее работой. Опасные зоны, которые возникают или могут возникнуть во время работы машины, должны быть обозначены знаками безопасности и (или) предупредительными надписями.

Рабочие, эксплуатирующие средства механизации, оснастку, приспособления и ручные машины, до начала работ должны быть обучены безопасным методам и приемам работ с их применением согласно требованиям инструкций завода-изготовителя и инструкций по охране труда.

Съемные грузозахватные приспособления и тара в процессе эксплуатации должны подвергаться техническому осмотру лицом, ответственным за их исправное состояние, в сроки, установленные требованиями ПБ 10-382-00 [2].

Результаты осмотра необходимо регистрировать в журнале работ.

Съемные грузозахватные приспособления и тара, не прошедшие технического осмотра, не должны находиться в местах производства работ.

Грузовые крюки грузозахватных средств должны быть снабжены предохранительными замыкающими устройствами, предотвращающими самопроизвольное выпадение груза.

Устройство и эксплуатация электроустановок должны осуществляться в соответствии с требованиями правил устройства электроустановок, межотраслевых правил охраны труда при эксплуатации электроустановок потребителей, правил эксплуатации электроустановок потребителей.

Устройство и техническое обслуживание временных и постоянных электрических сетей на производственной территории следует осуществлять силами электротехнического персонала, имеющего соответствующую квалификационную группу по электробезопасности.

Производственные территории, участки работ и рабочие места должны быть обеспечены необходимыми средствами коллективной или индивидуальной защиты работающих, первичными средствами пожаротушения, в т.ч. не менее четырех огнетушителей ОП-5 и двух ОП-100, а также средствами связи, сигнализации и другими техническими средствами обеспечения безопасных условий труда в соответствии с требованиями действующих нормативных документов. Все бытовые и служебные помещения должны быть оборудованы средствами пожаротушения в соответствии с требованиями правил пожарной безопасности.

Допуск на производственную территорию посторонних лиц, а также работников в нетрезвом состоянии или не занятых на работах на данной территории запрещается.

Основным производственным звеном, осуществляющим сооружение БУ, является ВМБ. Наибольшее распространение в настоящее время получили комплексные бригады, выполняющие все основные виды работ, связанные с сооружением БУ, включая подготовительные работы к видам монтажа, работы по демонтажу, транспортировке и монтажу БУ, строительству инженерных коммуникаций на площадке бурения и др. Комплексная бригада в процессе сооружения БУ может разбиваться на звенья, каждое из которых специализируется, как правило, на выполнении отдельных работ – по сборке, разборке, передвижению, монтажу вышки, блоков БУ, основного и вспомогательного оборудования и др. При этом вышкомонтажники ВМБ владеют двумя-тремя профессиями, что характерно для комплексной организации труда.

В зависимости от способа сооружения БУ, их типа, трудоемкости монтажа, организации труда состав ВМБ может быть различным. Численный и профессионально-квалификационный состав ВМБ должен соответствовать монтажному процессу и его объему. Определяют численный состав комплексной бригады с учетом нормативных сроков выполнения вышкомонтажных работ. Для этого должна быть разработана калькуляция затрат труда,

из которой берут нормативное время на производство работ раздельно по профессиям и разрядам. Нормативное время делят на число часов работы в смену и на установленный срок выполнения задания. При переходе от нормативных показателей к фактическим учитывают сложившийся уровень выполнения норм выработки монтажных работ организации.

Нормирование работ по строительству и монтажу БУ должно производиться по действующим единым нормам времени на строительно-монтажные работы или укрупненным нормам времени, разработанным на типы БУ и виды их монтажей, в которых отражаются перечень и объем работ, нормы времени, пооперационная численность и квалификационный состав ВМБ (звена), расценки на выполняемые работы. Нормируют труд при выполнении монтажных работ кранами в соответствии с действующими нормами и расценками.

Монтажные работы должны быть взаимосвязаны с другими видами работ в рамках выбранной технологии, сменности, количества и квалификации рабочих. При подсчете количества и квалификационного состава бригад и звеньев должны учитываться особенности режима труда и отдыха монтажников в условиях Крайнего Севера.

При монтаже буровой установки вышкомонтажная бригада выполняет работу по установке, сочленению и обвязке блоков, узлов и оборудования, монтирует коммуникации (трубопроводы, воздухопроводы, силовые и световые электролинии и т.д.), осуществляет сборку и установку вышки и устройство привышечных сооружений. Для успешной и бесперебойной работы вышкомонтажная бригада должна располагать необходимыми техническими средствами для демонтажа, транспортировки и монтажа буровой установки, количество и тип которых, в свою очередь, определяется массогабаритными характеристиками оборудования, типом буровой установки, методом ее монтажа, состоянием трасс перетаскивания и др.

Рабочей площадкой вышкомонтажной бригады является зона, где производится строительство буровой установки, находятся необходимые материалы и детали, работают и перемещаются подъемные и транспортные машины и механизмы. Рабочим местом вышкомонтажника или группы вышкомонтажников (звена) является часть рабочей площадки, где рабочие, используя необходимые материалы, инструменты и средства механизации, выполняют определенную работу. Спецификой вышкомонтажных работ является то, что на рабочей площадке может быть одновременно несколько рабочих мест. Ввиду большого разнообразия работ, выполняемых при строительстве и монтаже буровой установки, и большого числа элементов монтажа на объекте, рабочие места членов вышкомонтажной бригады в процессе работы видоизменяются, а также смещаются в пределах рабочей зоны.

До начала монтажа БУ должна быть подготовлена рабочая площадка (площадка бурения), сооружены фундаменты, подвезено буровое оборудование к месту монтажа и расположено на площадке с учетом последовательности монтажа. Буровое оборудование и блоки должны находиться на возможно близком расстоянии от места монтажа или установки с тем, чтобы не допустить излишних переездов крановой техники, перетаскивания оборудования и переходов вышкомонтажников в процессе монтажа. Расстояние между элементами оборудования (конструкциями, материалами) должно быть достаточным для проезда и маневрирования автотракторных средств, используемых в работе. Оборудование, конструкции, блоки, устанавливаемые на деревянные фундаменты, по возможности, выгружаются с транспортных средств или устанавливаются тяговой и крановой техникой (блоки на санном основании) по месту монтажа. Для условий крупноблочного монтажа БУ блоки устанавливаются по месту непосредственно с транспортных средств.

Строительство зимних дорог к объектам бурения приведено в “Регламенте организации и технологии работ по строительству зимних дорог к объектам бурения” (приложение А), а также в разделе 2 “Технических условий на строительство водоводов” [8]. При этом ширина земляного полотна зимних дорог устанавливается, как и для дорог круглогодового действия:

    для автозимника с двухполосным движением – ширина проезжей части 6 м, ширина обочин – 2 м, ширина полотна – 10 м;

    для однополосного автозимника (с разъездами) – ширина проезжей части 4,5 м, ширина обочин – 1,75 м, ширина полотна – 8 м.

    Если ширина автомобиля превышает 2,75 м, то ширину полосы движения автозимника следует устанавливать расчетом по формуле:

    где d – ширина расчетного автомобиля, м.

    Строительство зимних трасс перетаскивания буровых установок производится аналогично строительству зимних автодорог.

    Ширина трассы перетаскивания БУ определяется способом передвижения БУ и применяемыми транспортными средствами. Для условий крупноблочного транспортирования БУ 3200/200 ЭУК-2МЯ, Уралмаш-3Д, Уралмаш-4Э, комбинированных буровых установок (ВЛБ – Уралмаш-3Д, Уралмаш-4Э, ЦС – 3000 ЭУК) транспортные габариты насосного и емкостного блоков составляют 12,3 м, вышечно-лебедочного блока БУ 3200/200 ЭУК-2МЯ – 12,5 м, а транспортный габарит вышечно-лебедочного блока Уралмаш-3Д, Уралмаш-4Э по тяжеловозам – порядка 15 м.

    Поэтому, минимальная ширина зимних трасс перетаскивания на прямолинейных участках при крупноблочном транспортировании данных буровых установок должна быть 16-18 м.

    Требования к трассе перетаскивания БУ, строительству и эксплуатации ледовых переправ для транспортирования бурового оборудования отражены в “Технических условиях на монтаж буровых установок в условиях месторождений севера Тюменской области” [9] и “Технических условиях на строительство и эксплуатацию ледовых переправ для транспортирования буровых установок” [10].

    Буровая установка

    Буровые установки для разработки и разведки нефтяных и газовых месторождений в общем виде включают в себя:

    – Циркуляционное оборудование (буровые насосы, вертлюги, емкости, манифольды)

    – Буровые сооружения (буровые вышки, мостики, основания вышки, стеллажи)

    – Оборудование для приготовления буровых растворов (шламовые насосы, гидроворонки, гидромешалки)

    – Силовое оборудования для привода лебедки, буровых насосов, ротора (дизельные двигатели, электрические двигатели)

    Все буровые установки комплектуются приводом главных механизмов (дизельный с механической трансмиссией или электрический с цифровой системой плавного регулирования)

    В некоторых случаях возможна комплектация независимым приводом ротора

    Кинетическая основа буровой установки – подъемный механизм
    Подъемный механизм запускается при возникновении динамической нагрузки.
    Динамические нагрузки возникают при спускоподъемных операциях вследствие действия ускорения или замедления, а также упругих колебаний, создаваемых во время переходных процессов.

    В качестве источников динамических нагрузок выступают толчки и удары, возникающие при подхвате колонны труб и переходах талевого каната на последующий слой навивки. Динамической нагрузке также могут способствовать зазоры и монтажные смещения в сочленениях узлов и деталей подъемного механизма и его привода.

    Применение буровых установок

    Буровые установки применяются:

    1. Для бурения неглубоких скважин (до 25м) и скважин небольшого диаметра(76-219 мм) при сейсморазведке.
    2. Для бурения скважин средней глубины (до 600м) – структурных и поисковых скважин на твердые полезные ископаемые
    3. Для бурения глубоких скважин (до 6000м). Добыча нефти и газа, а так же для разведки новых нефтяных и газовых месторождений.
    4. Сверхглубокое бурение скважин (до 15000м) для добычи нефти и газа и разработки новых месторождений.
    5. Бурение скважин на воду.
    6. Капитальный ремонт нефтегазовых скважин.
    7. Испытания скважин на нефть и газ.

    По функциональному назначению буровые установки делятся на:

    1. установки для инженерно-геологических изысканий
    2. установки для добычи воды, работ по водопонижению и геотермальному теплоснабжению, для различных гидрогеологических работ
    3. установки для строительных работ (бурение под свайные и микросвайные основания, для установки анкеров)
    4. установки для геологоразведочных работ
    5. установки для сейсморазведочных работ
    6. установки для сооружения опор ЛЭП
    Читайте также:  Гидрозамок односторонний и гидродроссели: что это и где применяются

    Конструкция буровых установок

    Исполнительные органы (главные) – лебедка, ротор, вышка, талевая система, вертлюг, буровой насос, циркуляционная система.

    Энергетические органы – дизельные двигатели, электродвигатели, приводы, силовая гидросистема, пневмо-гидросистема

    Вспомогательные органы -механизмы передвижения, вспомогательная лебедка, металлоконструкции, системы освещения, системы водоснабжения, системы отопления, системы вентиляции и др.

    Органы информации – контроль параметров бурения

    Органы управления

    Буровая вышка

    Буровая вышка – это ключевой узел в оборудовании буровых установок. Выполняет следующие функции:

    1. Поддержание бурильной колонны на талевой системе при бурении с разгрузкой.
    2. Спуско-подъемные опреации с обсадными и бурильными трубами

    3. Размещение талевой системы и средств механизации спускоподъёмных операций, в частности механизмов АСП, КМСП или платформы верхового рабочего, устройства экстренной эвакуации верхового рабочего, системы верхнего привода и вспомогательного оборудования.

    1. Размещение бурильных труб

    Классификация буровых вышек

    По назначению – для капитального ремонта скважин и соответствующих агрегатов, для морских буровых установок, для передвижных буровых установок, для стационарных буровых установок.

    По конструкции – мачтовые, башенные.

    Буровые лафеты

    Буровые лафеты – навесное буровое оборудование. Составляющая буровых установок. Лафеты устанавливают на экскаваторы и гидравлические экскаваторы. Общая масса – от 10 тонн. Буровой лафет обычно состоит из ходового механизма с гусеничным двигателем встроенного гидравлического механизма для тяги (подачи вперед) и бурового функционирования.

    Навесные буровые лафеты применяют при работах по частичному упрочнению грунтов, бурении пневмоударником, или при отборе керна, а так же для бурения скважин под сваи, для сооружения скважин на воду и для анкерного бурения.

    Роторы

    Роторы предназначены для вращения бурильного инструмента и поддержания колонны бурильных труб при бурении скважин.

    Лебедки – основной механизм спускоподъемного комплекса буровой установки. Предназначены для выполнения следующих операций:

    Спуск и подъем обсадных труб и буровых труб

    Буровые работы

    В современном строительстве особого внимания заслуживают буровые работы. Они являются комплексом действий, которые направлены на создание скважин инженерного, эксплуатационного, технического, строительного, геологического и другого назначения. Они также могут включать подготовительные работы, возведение наземных дополнительных конструкций и коммуникационных сетей, монтаж и демонтаж специализированного оборудования. Бурение является технологическим процессом воздействия на горные породы или грунты в лобовой части скважины с целью их разрушения. Это процесс образования земляных выемок цилиндрической формы и подачи на поверхность продуктов разрушения.

    Если буровые работы – это непрерывные процессы, то бурение отличается цикличностью. Операции по разрушению пород забоев буровыми инструментами ( при помощи долота или коронки) сменяются очищением стволов посредством сжатого воздуха и подъёмом бурильных колонн для того, чтобы производить замену рабочих органов или ремонт, крепить ствол при помощи обсадных труб и прочие действия. Скважина – это выработка в горной породе или грунтах, которая имеет цилиндрическую форму. Ширина скважины намного меньше, чем ее глубина. Верх выработки – это устье скважины, стенки формируют ствол, а днище – забой. Бурение может иметь различное направление, масштабы и функциональное назначение. Также для него может использоваться разнообразное оборудование, отличающееся различными техническими характеристиками. Скважины необходимы для многих отраслей деятельности современного человека:

    • поиска и разведывания мест залегания полезных ископаемых разного происхождения;
    • их добычи (твердых, жидких и газообразных);
    • изучения особенностей грунтов и горных пород;
    • установки оборудования;
    • выкачивания воды;
    • закрепления грунта, устройства почвенных анкеров, цементации и усиления оснований под фундаментные конструкции;
    • шпунтовых ограждений котлованов и траншей.

    Учитывая огромные масштабы загородного строительства, особого внимания заслуживают такие виды буровых работ, как бурение на воду. Они дают возможность обеспечить строения индивидуальными средствами водоснабжения. Работы представляют собой комплекс высокотехнологичных операций, которые требуют тщательной подготовки, высокого уровня инженерных знаний и наличия специализированного профессионального оборудования. Бурение на воду может осуществляться на глубину до 30 м («на песок») и более («на известняк»).

    Песчаные скважины пробуриваются исключительно до песчаных водоносных горизонтов. Такая вода, как правило, не используется в качестве питьевой, а только для хозяйственных нужд или полива. Однако, при помощи использования новейшего фильтрационного оборудования, можно добиться относительно высоких качественных показателей такой воды. Что касается бурения «на известняк», то оно представляет собой более сложную и трудоемкую работу и предполагает использование двух обсадных труб. Одна из них необходима для защиты от обрушений почвы, а вторая – для прокачки при помощи скважинного насоса.

    Способы и технологически особенности бурения

    На сегодняшний день выделяют несколько групп способов бурения. Они бывают механическими, физическими и ручными. Наибольшую популярность получили механические методы, при которых используются станки и машины ручного типа. К физическим способам можно отнести термический, гидравлические, электрогидравлические, ультразвуковые и другие, которые еще не получили широкого распространения. Ручное бурение может использоваться для грунтов, которые отличаются минимальной твердостью и плотностью.

    Каждый из указанных способов бурения требует более подробного описания:

    • вибрационное бурение (до 40 м) – подходит для песчаных и глинистых пород. Первый вариант предполагает собственно вибрационное бурение, а второй — виброударное. Суть вибрационного бурения состоит в том, что в результате вибрирования существенно снижаются показатели механического сопротивления породы, что обеспечивает возможность максимально быстрого погружения в грунт. Виброударное же бурение предполагает погружение инструмента под воздействием частых ударов, поэтому используется для грунтов, обладающих высоким лобовым сопротивлением;
    • термическое бурение (до 22 м) – предполагает сжигание пород при температуре около +2000°С, которая обеспечивается специальной горелкой. Отличается высокой производительностью и скоростью, а также надежностью;
    • гидравлическое бурение (до 8 метров) используется в легком суглинке и водонасыщенной почве. Вода под давлением разрушает породы, остатки которых выводятся с водой вдоль скважины;
    • роторное бурение (до 100м) используется для обустройства скважин диаметром до 230 мм. В процессе работы подается вода или раствор глины, которые удаляются на поверхность вместе со шламом, создавая лучшие условия для работы. Отличается высокой производительностью (на 300% выше, чем вибрационного), скоростью и относительно низкой стоимостью;
    • шнековое бурение (до 100м) – может проводиться сплошным или кольцевым забоем;
    • вращательное бурение (до 100м) – может быть колонковым или роторным. Можно проводить как с промывкой водой, так и с пневматическим охлаждением;
    • ударное бурение (до 50 м) – используются станки ударно-канатного действия, оборудованные различным инструментом – долотом, забивным стаканом, желонкой, ударной или раздвижной штангой, канатным замком и канатом
    • алмазное бурение используется для того, чтобы вскрывать твёрдые строительные материалы: бетон, гранит, кирпичные стены и каменные основания;
    • ударно-вращательное бурение (до 50м) используется в условиях твердых пород.

    Существуют и другие способы бурения, однако они не получили большого распространение из-за того, что не до конца разработаны и отличаются дороговизной, поэтому в больших масштабах не используются.

    Практическое применение бурения

    Бурение необходимо в различных сферах деятельности, особенно в строительстве. Данный тип инженерно-геологических изысканий играет очень важную роль на этапе проектировки будущих сооружений и перед закладкой фундаментных конструкций. Разрабатывается проект, при котором информация о физико-химическом составе грунтов позволяет аргументировать целесообразность застройки зоны, этажность зданий и расстояние до других объектов. Бурение при земляных работах позволяет гарантировать устройство надежного фундамента, так как исходя из полученных аналитических данных, подрядчики определяют тип и количественные характеристики стройматериалов, оптимальное для строительства время года и другие особенности.

    Комплекс буровых работ проводится также и с целью повышения надежности фундамента разных сооружений. Большинство зданий подвергаются негативным факторам внешнего типа – как механическим, так и химическим, связанным с сейсмическими и природными процессами. При этом повреждения фундамента являются наиболее опасными, поэтому их крепление требует кардинальных мер. Эти технические задания можно решить в результате внедрения буроинъекционных свай, для чего по всему периметру пробуриваются выемки нужной глубины, которые заполняются бетонными растворами при помощи бетонных компрессорных установок. Высокое давление толкает смесь в полости, образуя монолитное соединение – при этом сваи способны принимать на себя часть нагрузок сооружения, способствуя укреплению изоляционного слоя.

    Кроме того, скважины необходимы для:

    • добычи питьевой воды;
    • обустройства шпунтовых ограждений – они имеют место для строительства зданий в больших городах, так как при их использовании полностью отсутствуют вибрационные процессы. Ограждение предотвращает попадание грунтовых вод в рабочие зоны и исключает влияние на фундамент соседних зданий. Оно может быть как временным, так и постоянным. Технология предполагает строительство стен, удерживаемых сваями из дерева или железобетона – такой способ укрепления грунта способен выдерживать большие нагрузки и обеспечивать безопасность проведения строительства возле многоэтажных сооружений;
    • устройства свай буронабивного типа – строительных скважин, которые усиливаются металлическими каркасами и заполняются цементными растворами. Их использование позволяет существенно армировать фундаментные конструкции, и значительно продлевать эксплуатационные сроки сооружений. Данные технологические процессы особенно востребованы на водянистых грунтах, где простой ленточный фундамент не способен справиться с природными воздействиями;
    • бурения скважин для тепловых насосов;
    • бурения промышленных выемок и других отраслей.

    Это очень важный тип работ, который используется многими подрядчиками, однако доверять их лучше всего только профессионалам икомпаниям, предлагающим современное оборудование, которое играет важнейшую роль при произведении бурения.

    Буровые установки

    Большая часть буровых установок оснащается механизированным приводом, поэтому может быть использована для бурения на достаточную глубину. Они отличаются высокой производительностью и мощностью, поэтому подходят для решения технологических задач любой сложности. Сегодня в строительстве наибольшей популярностью пользуются:

    • установки для ударно-канатного бурения;
    • шнековые буровые установки;
    • роторные установки;
    • ручное оборудование.

    Ручные агрегаты – перфораторы функционируют при помощи сжатого воздуха, исходящего от компрессоров, и используются для твердых и мерзлых грунтов. Они бывают ручными, колонковыми или телескопическими. Рабочий орган такого инструмента – бур, обладающий ступенчатым профилем, необходимым для снижения сил трения.

    Что касается ударно-канатных установок, то относительно простая конструкция такого оборудования способна обеспечить высокий рабочий ресурс. Единственным недостатком таких агрегатов является низкая скорость работы, а при прохождении водоносных горизонтов может потребоваться дополнительная обсадка трубами больших диаметров, что повысит стоимость разработки. Конструктивно установка такого типа состоит из:

    • опорной треноги с блочком;
    • приводного механизма;
    • снаряда желонка.

    Ударно-канатное оборудование очень простое в использовании и является одним из первых, которое начали разрабатывать для данных целей.

    Шнековые установки состоят из шнека (винта), который обеспечивает подъем разрыхленных грунтовых масс. При этом длина штанги со шнеком составляет обычно не более 3 метров, а для дальнейшего наращивания используется специальная резьба. Бурить можно как вручную, так и механическим способом. После нескольких оборотов рабочий инструмент извлекается для того, чтобы удалять остатки раздробленных грунтов. По сравнению с канатными агрегатами, такие отличаются значительно большей производительностью, однако недостатком является необходимость постоянно доставать инструмент для очистки.

    Также особого внимания заслуживает бурение с промывкой – оно осуществляется с помощью специального оборудования, которое позволяет быстро подымать разрушенные грунты при помощи потоков жидкости – промывка при этом может быть прямой или обратной. Такие установки являются очень производительными и быстрыми в работе, однако и стоимость их значительно выше.

    Существуют и другие виды буровых установок – они используются в зависимости от типа грунта, условий эксплуатации, а также функционального назначения скважин, которые необходимо пробурить.

    Буровая установка своими руками самоделки для бурения скважин

    Виды самодельных буровых установок

    Простейшим водозаборным устройством является скважина абиссинского колодца. Чтобы ее устроить вовсе не нужно сложного оборудования или приспособлений. Достаточно раздобыть «бабу», а это груз килограмм на 20 – 25 и изготовить подбабок – по сути, хомут, надежно охватывающий забиваемую трубу.

    Читайте также:  Как подобрать ИБП для компьютера

    Рис.1. Пробивка абиссинки

    1. Хомут для крепления блоков.

    6. Забивная труба.

    7. Труба водозаборная с фильтрующим устройством. На переднем конце она оснащена копьевидным наконечником, диаметр которого больше всех остальных составляющих. Поднимая и резко опуская бабу, два человека достигают водоноса на глубине до 10 метров за один световой день.

    Чертеж рис.1 не предусматривает треноги. Не отрицая действенности такого способа, обращаем внимание, что с треногой легче управлять направлением погружения, ведь шурф должен быть строго вертикальным. Треногу легко сделать своими руками из подручных материалов.

    Бурение классических скважин на воду может производиться ударно – канатным способом, оборудование для реализации такой технологии отличается такой простотой, что «просится» быть изготовленным своими руками.

    Рис.3. Схема устройства установки для ударно – канатного бурения

    Простейшие малогабаритные установки такого типа позволяют бурение скважин на воду в глубину до 100 метров. Характерным недостатком такого способа является низкая производительность при проходке, поскольку процесс связан с постоянными подъемами инструмента для выгрузки грунта из скважин после каждых 5 – 8 ударов.

    В то же время ударно – канатный способ дает возможность наиболее качественного вскрытия водоносных пластов. Простейшее приспособление, показанное на рис.1, легко подвергается модернизации установкой привода на лебедку с муфтой сброса, а также установкой дополнительного ручного подъемного механизма для сборки обсадных труб, что доступно сделать своими руками в домашних условиях.

    Популярны самодельные установки для бурения скважин на воду с применением шнекового инструмента. Это целая гамма решений от простого садового бура, на котором имеется возможность наращивать по длине бурильную штангу, до достаточно сложных механизмов, подходящих под классификацию МГБУ. На них применяются уже электрическая или ДВС тяга.

    При желании простой шнековый бур можно сделать своими руками, ведь пригодится не только для бурения водяных скважин, но и при постройке ограждений участка и при создании свайного ростверкового фундамента, значительно снижая объем земляных работ. Для этого можно использовать чертеж с рис.3, при необходимости изменив размеры в соответствии с предпочтениями изготовителя.

    Более сложные приспособления для бурения шурфов таким способом включаю в себя буровую вышку, представляющую собой традиционную треногу.

    Рис.5. Схема ручного шнекового бурения с использованием треноги

    Одному работнику под силу выполнить работу, но при этом существует опасность отклонения буровой колонны от вертикали. Поэтому обычно работают вдвоем, равномерно нагружая обе стороны рычага.

    Учитывая трудоемкость выполнения работ, целесообразно максимально механизировать процесс бурения. Для этого есть все условия, поле непродолжительных поисков на строительных рынках можно приобрести любые детали или узлы и сделать бурилку самостоятельно.

    Рис.6. Самодельный бурильный станок для шнекового бурения с промывкой

    Как видно из рис.6, многие промышленные образцы не сравняться с такой самоделкой по элегантности исполнения и компоновки такой установки. Судя по виду проводников, электрическая схема разработана и исполнена под напряжение 220 вольт. Размер бурового инструмента показывает, что установкой доступно исполнение скважин среднего и высокого дебита.

    Для самостоятельного бурения скважин (на воду и не только) требуется хоть небольшая буровая установка. Глубина скважин редко бывает меньше 20 метров и без применения хоть простейших механизмов обойтись очень сложно. Если говорить о техниках бурения и типах бутовых установок, то сделать своими руками можно следующие буровые:

    • Ударно-канатную установку. Принцип работы этого типа оборудования основан на силе тяжести. На какой-то высоте закрепляют тяжелый буровой снаряд в заточенными краями — стакан или желонку.
      о «роняют» несколько десятков раз. Каждый раз снаряд прорезает некоторую часть грунта, а порода застревает внутри полого снаряда (для сыпучих грунтов они снабжаются клапанами). Стакан вынимается из скважины, грунт удаляется. Далее процесс продолжается до тех пор, пока скважина не достигнет требуемой глубины. Для самостоятельного исполнения подобные устройства — самые простые. В наиболее бюджетном варианте это некая станина, позволяющая закрепить блок над скважиной. Через блок перекинут длинный трос с привязанной желонкой. За трос можно дергать «вручную», а можно установить мотор-редуктор с барабаном.
    • Шнековая буровая установка. Углубление в грунт происходит при помощи шнека — стержня с наваренными винтом лопастями. Шнеком можно вручную пробурить скважины в пару метров — под свайный фундамент, например. Для прохождения плотных слоев типа глины или плотных песков, требуется солидное усилие. Поэтому требуется двигатель с большим вращающим моментом, а они работают от 380 В. И то, шнековые установки практически бесполезных на каменистых грунтах. И все равно — просто это небольшой камень типа щебня или скальные породы — шнек их не пройдет.
    • Роторное бурение. Используется тоже принцип вращения, но внутрь бура подается бурильный раствор (вода). Это эффективный способ — вода выносит на поверхность шлам (раздробленную породу), и бур очень редко вынимают на поверхность. Его только сверху постоянно наращивают, устанавливая дополнительные штанги. Есть роторные установки «сухого» бурения — без растворов, но они требуют больших усилий, скорость бурения при этом намного ниже. Поэтому такие установки делают и используют редко.

    Выбор типа буровой установки для изготовления ее своими руками зависит от геологии местности, где будут бурить, влияет также глубина залегания водоносных слоев. Наиболее универсальный метод — ударно-канатный. Хорошо проходят разные грунты при помощи роторного оборудования с использованием воды (этот способ называют еще гидробурение). Для разных типов грунтов используют разной формы долота, а измельченный грунт вымывается на поверхность водой.

    Самый «капризный» по грунтам шнековый бур, зато он неплохо справляется с вязкими грунтами — глинами, суглинками, но с валунами и каменистым грунтом он застревает.

    Методы очистки воды из колодца или скважины описаны тут.

    При изготовлении буровой установки под канатно-ударное бурение есть два важных элемента: станина и стакан (патрон, желонка). Для самого простого варианта можно сделать станину из трех-четырех труб, которые соединяются над местом, где будет проходить бурение. Там крепят блок, через него перекидывают гибкий стальной трос.

    Для снижения физических нагрузок устанавливают лебедку, для еще большей автоматизации — мотор с редуктором, вращающим вал лебедки. При этом важно придумать систему, которая позволит освобождать вал лебедки и сбрасывать желонку.

    Рама-тренога не всегда удобна — она требует большой площади. Причем для устойчивости «ноги» должны находится на равном расстоянии от центра. Не помешают также перемычки между всеми опорами. Вот в этом случае буровая установка будет стоять надежно. Есть еще один вариант рамы — в виде буквы «Н» с телескопическими штангами (на фото ниже).

    Вертикальная стойка тоже телескопическая. Она позволяет менять высоту, с которой сбрасывается снаряд. В остальном комплектация такая же.

    Как работает буровая установка ударно-канатного бурения, сделанная своими руками из подручных материалов, смотрите в видео. Такую конструкцию точно повторить несложно.

    Подробнее о том, как пробить и обустроить скважину для воды описано тут.

    Самодельные конструкции МГБУ успешно применяются при разработке скважин на воду для частных домовладений. Достоинств у подобного оборудования имеется немало:

    • компактные размеры и малый вес;
    • простая конструкция;

    6. Забивная труба.

    При изготовлении мини буровой используется лебёдка «РА-1000». Можно взять и другую, но желательно, грузоподъёмностью не меньше 1 тонны (а лучше больше). Некоторые буровики ставят по две лебёдки, одну электрическую и вторую механическую. В случае клина буровой колонны очень помогает.

    Для облегчения работы желательно купить и подключить два пульта: один реверс и ход двигателя, другой на лебёдку. Это сэкономит много сил.

    Мотор-редуктор для самодельной мини буровой потребуется на 60-70 оборотов в минуту, мощностью 2,2 кВт. Слабее не подойдёт. Если использовать мощнее, то потребуется генератор, так как не получится подключаться к напряжению 220 Вольт. Рекомендуется для гидробурения мотор-редуктор моделей: 3МП 31,5/3МП 40/3МП 50.

    Основы бурения своими силами

    1. Покупка буровых штанг и вертлюга (обратите внимание, чтобы у деталей была одинаковая резьба, либо используйте переходник). Для начала много покупать не требуется, ориентируйтесь на глубину в 30 метров.

    2. Покупка мотора — редуктора. Эти покупки занимают много времени и часто возникают задержки, которые не зависят от вас, поэтому лучше покупать заранее.

    3. Изготовление рамы и бура. При изготовлении рамы желательно иметь на руках мотор, вертлюг и лебёдку, поскольку всё это нужно крепить на раму. Каретку без мотора самостоятельно сделать тоже проблематично, так как крепления у разных моторов могут отличаться.

    4. Докупаем оставшиеся комплектующие мини буровой установки после установки основных узлов на раму.

    Чтобы сделать водную скважину вручную применяют шнековую или ударно-канатную технологию. Гидравлический способ потребует буровую установку. Разборную модель малогабаритки можно изготовить по чертежам с нашего сайта. И, возможно, бурение скважин на воду своими руками станет вашим бизнесом.

    Шнековый способ

    Работа шнеком – самый простой ручной способ. Используется он только для получения неглубоких источников, вода из которых будет использоваться для технических целей.

    Для выполнения самостоятельного бурения нужен бур, который при ввинчивании в землю разрушает породу и захватывает грунт лопастями. Периодическое вытаскивание шнека необходимо для очистки его от шлама. Эту работу делают без помошников.

    Кроме бура потребуется тренога, к которой крепится шнек, подъемный механизм (ручной с лебедкой или механизированный). Без этих приспособлений бурить невозможно. Поднять бур с почвой с достаточной глубины даже несколько человек будут не в состоянии.

    Большую сложность представляет бурение строго вертикально. Только зафиксированный бур даст необходимую вертикальность, без соблюдения которой деформируются трубы. Чтобы обеспечить должную вертикальность, после прохождения 2 метров нужно установить временную металлическую трубу — кондуктор, которая будет задавать правильное направление движения.

    Применять шнековый метод можно в мягких почвах. Если шнек упрется в морену, то придется повторять процесс в другом месте. Большую сложность представляют и плывуны. Размягченную почву трудно вытащить на поверхность. Помогает только шнек, имеющий лопасти загнутые к верху.

    Для изготовления источника в глинистых и суглинистых почвах лучше использовать ударно-канатный способ. Этот метод более трудоемкий, но надежен и прост. Для работы применяют бурильный стакан – это цилиндр с отточенными гранями.

    Суть метода в поднятии стакана (по — другому — патрона) на высоту, с которой он сбрасывается. При ударе цилиндр забивается почвой. Подняв стакан на поверхность, вынимается лишний грунт.

    Ударно-канатный метод хорош практически для всех грунтов. Но нужно приложить немало усилий, поэтому часто применяют гидравлические системы для поднятия патрона.

    Ударно-канатная технология хороша еще и тем, что она показывает, когда появится водоносный песок. При достижении которого используют желонку с клапаном, способную поднимать разжиженный грунт.

    Ручное гидробурение

    Бурение с водой эффективно для песчаной почвы. Проблема гидробурения — каменистый грунт. Камни ручным способом не пройти, нужна буровая установка ударного действия.

    Независимо от способа, при выборке грунта нужно обсаживать скважину трубами. Потребуется установить перфорированный фильтр и насос.

    Чтобы сделать скважину своими руками без оборудования по указанным технологиям, потребуются различные инструменты, материалы. Ниже будет рассмотрен бюджет, плюсы, минусы конструкций источников водозабора.

    Ссылка на основную публикацию