Оборудование для бурения представлено в трех конструктивных исполнениях: ручные инструменты, установки на самоходных или буксируемых основаниях, стационарные комплексы. Их применение определяется целями бурения (глубиной и типом скважины), условиями работ. Основополагающим фактором можно считать тип поверхности (наземная или морская). В обоих случаях мобильные варианты используют для кратковременных работ. Бурение на большие глубины и дальнейшая эксплуатация скважин осуществляется стационарными установками.
Наземное
В наземных условиях создают различные типы скважин (технические, на углеводороды, на воду и т. д.). Это определяет использование различных видов оборудования. Его можно дифференцировать по глубине скважин на 2 категории.
Отдельные агрегаты
Служат для разработки скважин на воду, технических и т. д. глубиной от нескольких десятков до нескольких сотен м. Это оборудование дополнительно подразделяют на 3 вида.
Ручные инструменты и агрегаты на легких переносных или перекатных станках. Рассчитаны на создание скважин глубиной в несколько м.
Легкие установки на тяжелых перекатных станках или на грузовых шасси. Ориентированы на бурение на несколько десятков м (30-70).
Тяжелые установки на грузовых шасси. Предназначены для разработки скважин глубиной в несколько сотен м.
Комплексные установки
Для бурения на несколько тыс. м используют буровые вышки. Это сложные сооружения, представляющие собой совокупность систем, обеспечивающих процесс бурения.
Далее приведены основные системы, составляющие буровую установку.
Металлоконструкции. Составляют конструкционную основу буровой, обеспечивая размещение узлов и систем, условия для их эксплуатации. В совокупности образуют буровую вышку. Вышки по конструкции дифференцируют на башенные и мачтовые.
Спускоподъемное оборудование. Обеспечивает размещение оборудования в стволе и перемещение его в вертикальном направлении для замены по мере продвижения (прежде всего, труб). Включает талевую систему, буровую лебедку и удерживающие приспособления.
Буровая система. Обеспечивает разрушение пород. В качестве основных компонентов включает породоразрушающее оборудование и привод. Первое представлено долотами, которые подразделяют по конструкции и способу воздействия на породы. Приводы классифицируют по двум критериям. Один из них – место размещения: на устье (ротор) или на забое (забойные двигатели). В первом случае работа передается от ротора породоразрушающему инструменту посредством бурильной колонны, представленной совокупностью труб. Второй критерий – тип работы (вращательная, ударная, вибрационная, комбинированная). Забойные двигатели по устройству и принципу функционирования подразделяют на электро-, турбобуры, двигатели объемного действия.
Энергетическая система. Снабжает энергией системы буровой. По типу используемой энергии подразделяется на дизельную и электрическую. Включает двигатели, трансмиссии и во втором случае собственную подстанцию в условиях удаленности от электросетей.
Циркуляционная система. Подает буровой раствор к забою. Включает буровые насосы, вертлюги, емкости, манифольды. Можно выделить систему приготовления бурового раствора, обеспечивающую его приготовление, очистку и хранение. Включает гидроворонки, гидромешалки, шламовые насосы.
Системы управления. Обеспечивают контроль персонала над основными системами. Включают воспринимающие, передающие команды и исполнительные органы, фиксирующие и обратной связи. Подразделяются по структуре.
Противовыбросовая система. Герметизирует устье. Включает стволовую часть, манифольды, превенторы.
Цементировочное оборудование. Обеспечивает закрепление в стволе обсадной колонны. Включает смесительные машины и нагнетательные агрегаты.
Системы жизнеобеспечения. Обеспечивают условия для нахождения обслуживающего персонала и его безопасность. Включают системы отопления, освещения, водоснабжения и т. д.
Морское
В морских условиях разнообразие скважин значительно скуднее. Здесь преимущественно создают выработки на углеводороды. В зависимости от условий бурения используют 2 типа оборудования.
Мобильное
Представлено установками на самоходных либо буксируемых судах.
Первые называют геологоразведочными судами. Это автономные установки, приспособленные к различным условиям.
Буксируемые морские установки представлены баржами с соответствующим оборудованием. Они имеют очень ограниченные условия применения.
В стадии развития находятся подводные суда. Их подразделяют на обитаемые и дистанционно управляемые варианты. На данный момент их применение ограничено небольшими значениями глубины и диаметра скважин. Помимо самого судна подводный комплекс включает донную плиту, служащую в качестве основания для судна и дополнительного оборудования.
Стационарное
Стационарное морское буровое оборудование представлено буровыми платформами. Это конструкции, аналогичные по концепции наземным вышкам.
Основная классификация основана на способе размещения и подразделяет морские буровые на следующие категории.
Самоподъемные. Опираются колоннами на грунт. Нередко основаны на мобильных баржах, поэтому аналогичны им по структуре, способу транспортировки, условиям работ. Глубина вод ограничена длиной опор значением 150 м.
На натяжных связях. Фиксируются на дне анкерными связями.
Погружные. Опираются на морское дно. Отличаются 2-корпусной конструкцией. Оборудование и жилые помещения размещены на верхнем корпусе, а нижний обеспечивает плавучесть в транспортном положении и служит основой в рабочем состоянии (заполняется воздухом и водой соответственно). Благодаря этому характеризуются высокой мобильностью и малой допустимой глубиной вод (до 25 м).
Полупогружные. По компоновке аналогичны предыдущему типу, но отличаются способом закрепления – обеспечивается дополнительными приспособлениями (вертикальными опорами, якорями, подруливающими устройствами и др.). Это наиболее распространенный вариант стационарных платформ.
Типичная конструкция буровой платформы включает следующие элементы.
Корпус. Выполнен в виде понтона.
Буровая палуба. Установлена на корпусе и служит для размещения оборудования, жилого блока и вертолетной площадки.
Буровая вышка. Функциональный узел, установленный на палубе.
