Техническое состояние талевых канатов в буровых установках

Бурение скважин – это часть глобального процесса по добыче нефти и газа. Без такого начального этапа невозможно представить себе создание артерии. Само по себе бурение – это сложная работа, которая порой растягивается на три и даже четыре месяца. Оперативность зависит не только от слаженности конкретной бригады, но и от технических характеристик установки, которую специалисты используют при строительстве скважин. Иногда скважину и за месяц создают, но такое возможно, если порода мягкая и податливая, либо глубина – относительно небольшая, поэтому работы не затягиваются.

Так, особое внимание уделяют состоянию талевых канатов в буровых вышках. О них мы поговорим дальше, но для начала углубимся в историю бурения. Без такой информации будет сложно понять, как в установках появились канаты.

Экскурс - в прошлое

Бурить скважины люди начали относительно недавно. Только в 19 веке. Метод, который похож на современный, изобрели в Нью-Йорке. Открытие принадлежит талантливому юристу, кстати, далекому от нефтедобычи, Георгу Бисселу. Он владел небольшим участком промысла, на котором были обнаружены углеводородные залежи.

Зачем они нужны, Биссел не знал, но решился провести исследования и понял, сырье – суперценное, это золотая жила, за которой стоит будущее. Но как извлечь запасы из толщи земли?

Наш герой нанял специалисты из Пенсильвании Эдвина Дрека и поручил ему достать «клад» из-под земли. На это ушло два года. Десятки изысканий, просчетов и анализов. Первую скважину пробурили в 1859 году. Тогда же Дрейк понял, - чтобы порода не осыпалась, необходимо использовать эксплуатационную колону и буровой раствор, эти принципы используют до сих пор.

Первая скважина достигала всего двадцатиметровой глубины, по сравнению с теперешними артериями, это – всего ничего. Современные скважины строят на глубину в 3 и даже 5 тысяч метров.

У первой буровой вышки было мало общего с теми, которые используют на промысле сейчас. Первые установки часто ломались, создавали аварийные ситуации, при которых гибли люди, земля обваливалась, а о добыче нефти не могло идти и речи.

Современная буровая – она какая?

Сейчас буровые вышки отличаются безаварийностью, благодаря своему устройству. Это сложная и мощная махина, каждая часть которой играет важную роль в строительстве скважин. Если убрать даже самую маленькую деталь, установка остановиться и работать не будет.

Сама махина состоит из нескольких элементов, а именно:

1. буровой вышки;
2. основания установки;
3. оборудования для спуска и подъема рабочего инструмента, то есть долота;
4. мощнейшего двигателя;
5. насоса;
6. оборудования, которое защищает установку от выбросов и поломок.

Если углубиться в детали, то сама вышка – это железная конструкция, которая возвышается над землей на 20 метров и более. Естественно, без этого каркаса работать невозможно, на нем и держатся все инструменты, необходимые для строительства артерий.

Основание – это то, на чем конструкция стоит и благодаря чему держится. К основанию крепят оборудование, например, лебедку или колонну.

Самое интересное, конечно, внутри, то из чего состоит сама установка. Это оборудование. Сюда причисляют талевую систему, которая состоит из канатов. Особенность ее в том, что именно на ней держится долото. Это самый главный инструмент у бурильщиков. Собственно, он и создает отверстие в земле, в которое потом спускают эксплуатационную колону и трубы, по которым бежит нефть. До этого еще не скоро, долото на одной скважине меняют и раз по 10, бывает. Все зависит от земляной толщи, если в ней много камней, то поломок не избежать. Кстати, в долото интегрированы настоящие алмазы, они обладают повышенной прочностью, и работы не боятся.

Немаловажная часть буровой – ее двигатель. Он бывает электрическим и дизельным. Первые применяют там, где есть линии электропередач, вторые – в труднодоступных местах. Но сути это не меняет, двигатель – это сердце вышки, без него не будет процесса бурения в целом и частности.

За двигателем следит специально обученный человек, в случае его поломки, останавливается весь процесс. Это может затянуться, так как, новый двигатель громадный, транспортировка иногда занимает неделю.

Естественно, процесс застопориться без насоса. Он подает в скважину буровой раствор. Это смесь химических реагентов, которую готовят на промысле 24 часа в сутки. Она необходима для того, чтобы стенки артерии не осыпались, земля не сдвинулась и не забила артерию. Специально для приготовления раствора рядом с буровой установкой разворачивают настоящую лабораторию, в которой трудятся до 5 человек одновременно.

Оборудование, которое защищает установку от выбросов, еще называют павенторным. Это система клапанов, которые впускают, но не выпускают раствор обратно. Если система вдруг выйдет из строя, случится фонтанирование скважины, такого допустить нельзя.

Талевые канаты – что за «зверь»?

Без канатов талевых систем невозможно представить бурение. Хотя бы потому, что сама конструкция держит оборудование, участвует непосредственно в его спуске и подъеме. Детально, сама система состоит из:

1. Кронблока - это подвижная часть системы, благодаря которой оборудование может быть опущено вглубь и поднято на поверхность. Обычно это рама, к которой прикреплена ось. Не заметить ее сложно, она весит несколько сотен килограммов и приводит в движение всю систему.
2. Блоков талевой конструкции. Они крепятся непосредственно к подвижной части системы и отвечают за непосредственную жизнеспособность всей конструкции.
3. Стальных канатов, которые крепятся к блокам и оборудованию. Это достаточно гибкая часть системы, вместе с тем, прочная и незаменимая.

Талевый канат, как уже говорилось выше, стальной. Обладает максимальной прочностью и устойчивостью. Выдерживает многотонные инструменты, не позволяя им сорваться и упасть на глубину в несколько километров.

Различают несколько типов канатов. Они бывают:

• прямой свивки;
• крестовой свивки.

При прямой свивке - канаты прилегают друг к другу не плотно, что создает определенный риск, такая конструкция не слишком устойчива, может быстро прийти в негодность.

В современных буровых установках канаты талевые буровые крепят друг с другом крестовым способом. Это сложный процесс, когда проволоки в одном канате закручены по часовой стрелке, при этом сами канаты переплетаются против часовой стрелки. Система получается настолько крепкой, что может выдержать вес панельного дома. Это по расчетам, на практике, конечно, никто не проверял.

Кроме того, канаты разделяют по:

• одинарной свивке;
• двойной свивке;
• тройной свивке.

Тут все предельно ясно, чем больше слоев, тем выше грузоподъемность самих канатов. Тем дольше они могут находиться в эксплуатации.

Сами канаты, несмотря на грозный вид, состав и толщину, часто выходят из строя, рвутся и протираются, поэтому им в процессе работы уделяют большое внимание. Так, проводят визуальные осмотры, которые могут длиться до полутора часов. Ведь, если канат оборвется, жертв не избежать, такие случаи в истории мирового бурения встречались.

Техническое состояние канатов, или когда нужна замена?

Канаты, которые используют в буровых установках, отвечают международным требованиям и стандартам. Последних, – огромное множество. Только в нашей стране разработан ГОСТ, касательно стальных канатов в талевых системах вышек. Сегодня канаты изготавливают диаметров от 11 до 30 миллиметров.

Если в связке нарушен хотя бы один канат, всю систему срочно отключают и меняют. Причем, поправлять свивку руками запрещено, вплоть до увольнений. Если в переплетение попадет рука человека, это закончится весьма плачевно.

Техническое состояние канатов контролируют визуально. Если, по-простому, то систему осматривает человек, и это не беглая проверка, а детальный анализ, иногда он растягивается на час и даже полтора. В это время вся установка стоит, эксплуатировать ее во время ревизии канатов запрещается.

Но человеческий фактор никто не отменял, поэтому при визуальном осмотре часто допускают ошибки, иногда повреждение каната просто не видно, потому что находится внутри и вычислить его невозможно. Что же делать?

Дефектоскопия, ты – свет!

Чтобы было проще следить за техническим состоянием стальных канатов, изобрели специальные приборы – дефектоскопы. Принцип их действия заключается в том, что канаты как бы просвечивают, таким образом, наблюдая за степенью их изношенности.

Но канаты не светом просвечивают, а магнитами. Создается поле, которое усиливается, если система не повреждена и ослабляется, если есть проблемы.

Сам прибор оборудован кнопками, зеленой и красной. Если с канатами все в порядке, загорается первая, есть проблемы – вторая. Дефектоскоп способен обнаружить внутренние разрывы и сообщить об их наличии немедленно, тогда как снаружи о такой беде станет известно еще не скоро.

Сегодня дефектоскопии подвергают все талевые системы в буровых установках. Это позволило резко сократить аварийность на производстве, и вывести строительство скважин на новый уровень. Сами канаты рекомендуют проверять ежедневно, минимум раз в три - пять дней. О того, насколько быстро выявят проблему и устранят, будет зависеть и процесс запуска артерии, и последующей добычи нефти.

Теперь обнаружить обрыв канатов талевых систем можно значительно быстрее, чем раньше. Сама проверка занимает около 10 минут. Причем данные можно сбрасывать в компьютер, создавая даже графики для мониторинга и дальнейшего изучения.

В компаниях, которые занимаются добычей углеводородного сырья, действуют отделы, которые занимаются исключительно дефектоскопией стальных канатов. Существуют десятки специализированных организаций, которые занимаются исключительно проверкой канатов и ничем более. Подобные предприятия в последнее время успешно развиваются, их становится все больше. О важности такой работы говорит статистика, сегодня бурить стали быстрее, чем, например, 15 лет назад. Ведь раньше трос обрывался, и работа полностью останавливалась. Сегодня проблему замечают на начальном этапе и срочно устраняют.

Это сложный процесс, в нем задействуют силы подрядных организаций. Причем, напомню, трогать канаты руками запрещено. Используют особые инструменты, которые позволяют залатать повреждение на месте, не снимая канат с установки, не нарушая целостность всей системы.

Канаты, благодаря своевременной дефектоскопии, стали служить дольше. А процесс проверки систем запущен на всех, даже самых отдаленных промыслах. Кстати, приборы используют в промышленных масштабах, они удивительно работоспособны и редко выходят из строя.

Подводя итоги

Времена меняются, в процессе строительства скважин, внедряют новые технологии. Так, на некоторых месторождениях строят горизонтальные скважины сразу с несколькими окончаниями. Они могут добывать в десятки раз больше углеводородов, при этом не занимают много места на поверхности.

Чтобы построить такую и любую другую артерию, естественно, нужна буровая установка, важной частью которой является талевая система из стальных канатов.

Она держит инструмент, управляет его спуском и подъемом. Если связка канатов оборвется, оборудование сорвется, то о создании скважины можно забыть. Вытащить железо обратно практически невозможно, в частности, из-за его огромного веса и габаритов.

Чтобы такого не допустить, за техническим состоянием канатов талевых систем следят особенно тщательно. На промысле проводят визуальную и автоматизированную отбраковку талевого каната. Без такого контроля бурение не может проводиться, поэтому за проведением дефектоскопии и простых осмотров тщательно следят наблюдающие и контролирующие органы. У мастера буровой бригады имеется специальный журнал, куда заносят все результаты контроля. Если он ведется с нарушениями, бригаду могут снять со скважины и запретить дальнейшие работы до устранения недочетов.