Maszyny i użądzenia wiertnicze.pdf

Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu Spoecznego

MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ

Aleksander Wyra Gabriela Poloczek

Stosowanie maszyn i urzdze wiertniczych 311[40].Z2.01

Poradnik dla ucznia Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Pastwowy Instytut Badawczy Radom 2007


1

Recenzenci: mgr in. Piotr Chudeusz mgr in. Bogdan Soliski Opracowanie redakcyjne: mgr in. Gabriela Poloczek Konsultacja: mgr in. Danuta Paweczyk Poradnik stanowi obudow dydaktyczn programu jednostki moduowej 311[40].Z2.01 Stosowanie maszyn i urzdze wiertniczych, zawartego w moduowym programie nauczania dla zawodu technik wiertnik.

Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Pastwowy Instytut Badawczy, Radom 2007


2

SPIS TRECI 1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstpne 4 3. Cele ksztacenia 5 4. Materia nauczania 6

4.1. Urzdzenia do wierce 6 4.1.1. Materia nauczania 6 4.1.2. Pytania sprawdzajce 16 4.1.3. wiczenia 17 4.1.4. Sprawdzian postpw 18

4.2. Maszyny i urzdzenia do wiercenia otworw poszukiwawczych 19 4.2.1. Materia nauczania 19 4.2.2. Pytania sprawdzajce 34 4.2.3. wiczenia 34 4.2.4. Sprawdzian postpw 35

4.3. Gwne elementy wiertnic 36 4.3.1. Materia nauczania 36 4.3.2. Pytania sprawdzajce 53 4.3.3. wiczenia 53 4.3.4. Sprawdzian postpw 54

4.4. Dodatkowe urzdzenia wiertnicze 55 4.4.1. Materia nauczania 55 4.4.2. Pytania sprawdzajce 60 4.4.3. wiczenia 61 4.4.4. Sprawdzian postpw 62

4.5. Stosowanie jzyka obcego zawodowego 63 4.5.1. Materia nauczania 63 4.5.2. Pytania sprawdzajce 67 4.5.3. wiczenia 68 4.5.4. Sprawdzian postpw 74

5. Sprawdzian osigni 75 6. Literatura 80


3

1. WPROWADZENIE

Poradnik bdzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy i ksztatowaniu umiejtnoci z zakresu stosowania maszyn i urzdze wiertniczych.

W poradniku zamieszczono: wymagania wstpne wykaz umiejtnoci, jakie powiniene mie ju uksztatowane,

aby bez problemw mg korzysta z poradnika, cele ksztacenia wykaz umiejtnoci, jakie uksztatujesz podczas pracy z poradnikiem, materia nauczania wiadomoci teoretyczne niezbdne do opanowania treci jednostki

moduowej, zestaw pyta, aby mg sprawdzi, czy ju opanowae okrelone treci, wiczenia, ktre pomog Ci zweryfikowa wiadomoci teoretyczne oraz uksztatowa

umiejtnoci praktyczne, sprawdzian postpw, sprawdzian osigni, przykadowy zestaw zada. Zaliczenie testu potwierdzi opanowanie

materiau caej jednostki moduowej, literatur uzupeniajc.

Schemat ukadu jednostek moduowych

311[40].Z2 Urzdzenia i maszyny wiertnicze

311[40].Z2.01 Stosowanie maszyn

i urzdze wiertniczych

311[40].Z2.04 Uytkowanie urzdze

przeciwerupcyjnych i cementacyjnych

311[40].Z2.02 Uytkowanie urzdze obiegu

puczki wiertniczej

311[40].Z2.03 Wykonywanie pomiarw puczki

wiertniczej i specjalnej

311[40].Z2.06 Korzystanie z programw

komputerowych wspomagajcych realizacj zada zawodowych

311[40].Z2.05 Eksploatowanie maszyn i urzdze wiertniczych


4

2. WYMAGANIA WSTPNE

Przystpujc do realizacji programu jednostki moduowej powiniene umie: - przestrzega zasady bezpiecznej pracy, przewidywa zagroenia i zapobiega im, - stosowa i przelicza jednostki ukadu SI, - wyjania oznaczenia stosowane na rysunku technicznym maszynowym, - posugiwa si dokumentacj techniczn, Dokumentacj Techniczno-Ruchow, normami

i katalogami, - korzysta z rnych rde informacji, - selekcjonowa, porzdkowa i przechowywa informacje, - prowadzi rozmowy w jzyku obcym, - uytkowa komputer, - wsppracowa w grupie, - organizowa stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii.


5

3. CELE KSZTACENIA

W wyniku realizacji programu jednostki moduowej powiniene umie: - scharakteryzowa maszyny i urzdzenia wiertnicze, - sklasyfikowa urzdzenia wiertnicze, - okreli zastosowanie urzdze wiertniczych, - dobra maszyny i urzdzenia wiertnicze w zalenoci od rodzaju wiercenia, - scharakteryzowa maszyny i urzdzenia stosowane w procesach wiercenia otworw

poszukiwawczych, - scharakteryzowa maszyny i urzdzenia stosowane w procesach wiercenia

hydrogeologiczno-inynierskich, - scharakteryzowa maszyny i urzdzenia stosowane w procesach wiercenia

eksploatacyjnego, - scharakteryzowa maszyny i urzdzenia stosowane w procesach wiercenia studziennego, - scharakteryzowa maszyny i urzdzenia stosowane w procesach wiercenia ratunkowego, - scharakteryzowa maszyny i urzdzenia stosowane w procesach wiercenia morskiego, - rozrni podstawowe typy wiertnic, - scharakteryzowa gwne elementy wiertnic, - sklasyfikowa i rozrni dodatkowe urzdzenia wiertnicze, - okreli zastosowanie i budow elewatorw, - okreli zastosowanie i budow klinw do rur puczkowych, - scharakteryzowa sposb podwieszania klucza maszynowego w szybie wiertniczym, - scharakteryzowa dowiercanie do zoa ropnego lub gazowego, - posuy si dokumentacj techniczno-ruchow i schematami kinematycznymi urzdze

wiertniczych, - porozumie si w jzyku obcym podczas realizacji zada zawodowych, - przeczyta ze zrozumieniem obcojzyczn literatur i pras zawodow oraz instrukcje

i normy techniczne, - przetumaczy teksty zawodowe, - skorzysta z obcojzycznych rde informacji w celu doskonalenia wiedzy zawodowej.


6

4. MATERIA NAUCZANIA 4.1. Urzdzenia do wierce 4.1.1. Materia nauczania

Urzdzenia wiertnicze dzielimy w zalenoci od metod zwiercania skay na dnie otworu na udarowe i obrotowe.

Wiercenia obrotowe ze wzgldu na si napdow potrzebn do obracania widra przy wierceniu, dziel si na: wiercenia rczne obrotowe zwane okrtnymi (rys. 1) oraz wiercenia mechaniczne obrotowe zwane maszynowymi. W metodzie okrtnej przewodem s erdzie, a w metodach mechanicznych rury puczkowe.

W metodzie obrotowej mechanicznej zwierciny usuwane s z dna otworu przez toczon puczk wiertnicz, a przy metodach udarowych specjalnym przyrzdem w ksztacie rury zwanym yk (rys. 1). Wiercenie z puczk nazywa si mokrym, a bez puczki suchym.

Wiercenie udarowe moe rczne lub mechaniczne, oraz suche i mokre. Wiercenie udarowe polega na miarowym uderzeniu widra o dno otworu. Ruch posuwisto- -zwrotny widra oraz liny wywouje si za pomoc mechanizmu korbowego i wahacza.

a) b)

Rys. 1. Wiercenie: a) okrtne rczne, b) udarowe [2, s. 89]

Konstrukcja urzdzenia wiertniczego wynika z technologii wiercenia. W zawizku z tym inny zesp mechanizmw musi mie urzdzenie przeznaczone do wykonywania otworw metod udarow, a inny zesp mechanizmw urzdzenie przeznaczone do wiercenia otworw metod obrotow. W wierceniu okrtnym rcznym wykorzystuje si proste przyrzdy wiertnicze, skadajce si ze widra ykowego lub rubowego, erdzi oraz gowicy z drkiem do obracania przewodu wiertniczego.

Rwnie do pytkich wierce stosuje si wiertnice z napdem mechanicznym, ktre mog mie rne rozwizania konstrukcyjne, jeeli chodzi o ramy do podtrzymywania przewodw wiertniczych.


7

1 dwukoowy

wzek 2 podpora 3 rama 4 silnik 5 skrzynia

przekadniowa 6 wider 7 przewd

spiralny 8 gowica 9 uchwyty

Rys. 2. Lekka wiertnica [11, s. 183]

Urzdzenie do wierce udarowych musi by wyposaone w wider udarowy, a ponadto w mechanizm do zapuszczania i wycigania przyrzdu wiertniczego zawieszonego na linie, mechanizm do zapuszczania i wycigania yki przeznaczonej do usuwania zwiercin z otworu oraz w mechanizm do zapuszczania i wycigania rur okadzinowych.

Wiercenia gbokie i o wikszych rednicach otworw wymagaj stosowania bardziej skomplikowanych urzdze pod wzgldem konstrukcyjnym. Urzdzenie wiertnicze w tym przypadku jest zespoem maszynowym skadajcym si z kilku ukadw. Jednym z podstawowych jest ukad wycigowy skadajcy si z konstrukcji wysokociowej najczciej masztu lub wiey i osprztu: wielokrka grnego staego i ruchomego wielokrka dolnego z hakiem, wycigu wiertniczego wraz z ukadem przeniesienia napdu na wycig, umoliwiajcego prowadzenie prac dwigowych. Podstawow konstrukcj przejmujc obcienia od ukadu wycigowego jest konstrukcja nona-masztu lub wiea.

Dopuszczalna nono tej konstrukcji limituje dopuszczalne obcienie, jakiemu moe by poddany ukad wycigowy. Pozostae parametry urzdzenia wiertniczego, jak gboko wiercenia, zainstalowana moc ukadu napdowego itp. s parametrami dodatkowymi. O technicznej stronie urzdzenia wiertniczego w duej mierze decyduje jego ukad napdowy.

Napd urzdzenia wiertniczego jest to zesp maszynowy zestawiony z wielu skomplikowanych elementw konstrukcyjnych, ktry ma zadanie wprowadzenie napdzanych maszyn roboczych w stan ruchu, zalenie od ich zada funkcjonalnych. Przeniesienie si i momentw od silnikw napdowych do maszyn roboczych (st obrotowy, wycig wiertniczy, pompy puczkowe, itp ) jest jednym z podstawowych zagadnie jego konstrukcji. W najoglniejszych zarysach problematyka napdowa urzdzenia wiertniczego sprowadza si do dobrania odpowiedniego silnika lub zespou silnikw wraz z ukadem sterowania i zabezpiecze do maszyn roboczych w celu zapewnienia im danych parametrw dla prawidowego wykonania zadania technologicznego.


8

Rys. 3. Podstawowe elementy urzdzenia wiertniczego [1]

Wiercenia mechaniczne w zalenoci o wielkoci rednic wykonywanych otworw mona podzieli na: maorednicowe, zwane maodymensyjnym, zwykle o pocztkowej rednicy otworu

wynoszcej okoo 200 mm lub mniej, normalnorednicowe Rotary o pocztkowej rednicy wiercenia wynoszcej okoo 500

mm lub nieco mniej, wielkorednicowe, zwane wielkodymensyjnym, przy wykonywaniu otworw (szybw

wiertniczych, tuneli) o najmniejszej pocztkowej rednicy wynoszcej 500 mm lub wicej. Wiercenie maorednicowe przeznaczone do wierce geologiczno-poszukiwawczych. Wiercenia maorednicowe su do wykonywania otworw o rednicach 50200 mm

przy zastosowaniu rur puczkowych o rednicy 33 okoo 88 mm. Do wykonywania pytkich otworw w celu eksploatacji wody lub zbadania gruntu pod budow stosuje si wiercenia okrtne, w ktrych si napdow jest sia ludzka. Wiercenie to jest realizowane z uyciem trjnoga lub bez, a rury okadzinowe podtrzymywane s na powierzchni za pomoc ciskw.


9

Rys. 4. Schemat wiercenia okrtnego z uyciem trjnoga: 1 wider, 2 rura wiertnicza, 3 klucz pokrtny, 4 okrtka hak, 5 krek stay, 6 lina, 7 wcigarka rczna, 8 trjnog, 9 rury okadzinowe [4, s. 23]

Wiertnice do wierce maorednicowych, w zalenoci od zasigu gbokoci wiercenia

otworw geologiczno-poszukiwawczych, rni si wymiarami i ciarem. Lekka wiertnica do wiercenia otworw do gbokoci 100 m ma si udwigu okoo

50 kN, cika do wiercenia otworw do gbokoci 2000 m 300 kN. Wiertnice maorednicowe s atwe do przenoszenia z miejsca na miejsce. Wierci si

nimi otwory do gbokoci okoo 500 m.


10

1 wrzeciono wiertnicze 2 wycig wiertniczy 3 lina 4, 5 wielokrki 6 hak wiertniczy 7 silnik napdowy 8 pompa puczkowa 9 koronka wiertnicza 10 rura rdzeniowa 11 cznik redukcyjny 12 rury puczkowe 13 silnik spalinowy lub elektryczny 14 uchwyt szczkowy 15 pompa 16 zbiornik puczkowy sscy 17, 18 w gumowy 19 gowica puczkowa 20 rury okadzinowe 21 koryto puczkowe 22 zbiornik zwiercin 23 rdzenie wiertnicze 24 koniec liny 25 uchwyt 26 fundament 27 wiea wiertnicza

Rys. 5. Wiertnica do wierce maorednicowych [11, s. 57]

Wiertnice s przystosowane do wiercenia pod rnymi ktami. Otwory gbsze i w skaach twardych wykonywane s za pomoc stacjonarnych urzdze, zamontowanych na stalowych ramach na fundamencie. Otwory w skaach mikkich, pytkie wykonywane z uyciem wiertnic samojezdnych, ktre wraz z masztem zamontowane s na ramie specjalnego samochodu. Wycig takiej wiertnicy z bbnem linowym i stoem znajduje si na podwoziu samochodu.


11

1 samochd 2 silnik 3, 4 hydrauliczne podnoniki 5 maszt wiertniczy 6 wielokrek grny 7 pompa puczkowa 8 skrzynia przekadniowa 9 dwignia 10 bben linowy wycigu

wiertnczego 11 st wiertniczy 12 prdnica 13 rury puczkowe 14 pomost

Rys. 6. Wiertnica samojezdna do wierce maorednicowych [11, s. 61]

Wiertnice w zalenoci od konstrukcji i sposobu rozwizania urzdzenia obrotowego

mona podzieli na dwie grupy: wiertnice, gdzie rury puczkowe otrzymuj ruch obrotowy od wrzeciona, wiertnice, gdzie rury puczkowe otrzymuj ruch obrotowy za porednictwem stou

wiertniczego. Ponadto konstrukcja urzdzenia do popuszczania przewodu moe mie mechanizm

zbatkowy, hydrauliczny lub rubowy.


12

Kada wiertnica do wierce obrotowych maorednicowych ma urzdzenie do obracania rur puczkowych w czasie wiercenia. Urzdzeniem tym moe by wrzeciono wiertnicze lub st wiertniczy.

W wikszoci przypadkw wiertnice maorednicowe nie maj stou wiertniczego, dlatego nazywa si je wiertnicami wielowrzecionowymi w odrnieniu od wierce stoowych.

Wrzeciono wiertnicy w ruch obrotowy wprawiane jest za pomoc k zbatych stokowych. Podnoszenie lub popuszczanie rur puczkowych zamocowanych w uchwycie szczkowym odbywa si dziki ukadowi hydraulicznemu, ktry steruje przesuwem toka, sprzonego z toczyskiem.

1 wrzeciono wiertnicze 2 tuleja 3, 4 koa zbate stokowe 5 toczysko 6 tok 7 cylinder 8 pompa zbata 9 12 zawory rozdzielcze 13 zawr 14 zbiornik 15, 16 przewody 17 uchwyt szczkowy

Rys. 7. Schemat dziaania wrzeciona wiertnicy maorednicowej z hydraulicznym popuszczaniem [9, s. 11]

Wiercenia podziemne maj na celu m.in. zbadanie przebiegu i rozcigoci pokadw

produktywnych wgli, soli, rud; stosuje si je rwnie w celu czenia ze sob istniejcych wyrobisk, dla celw wentylacyjnych. Wierci si je rwnie dla celw ratownictwa grniczego.

Wiercenia podziemne mog by wykonywane poziomo, pionowo, z dou do gry lub ukonie.


13

1 wiertnica 2 silnik 3 pompa puczkowa 4 obieg puczki 5 doprowadzenie puczki 6 blok 7 belka stalowa 8 stojaki 9 mostki 10 zabezpieczenie silnika elektrycznego 11 zabezpieczenie przyrzdw

Rys. 8. Schemat rozmieszczenia urzdzenia wiertniczego w komorze podziemnej [3, s. 253]

Do wykonywania otworw podziemnych stosuje si wiele wiertnic. Midzy innymi do wierce podziemnych stosuje si wiertnice zabudowane na rozporach typu MDR, WD oraz wiertnice umieszczone na stalowych saniach typu MDS.

1 korona rdzeniowa 2 rury puczkowe 3 wiertnica 4 sup rozporowy 5 pompa puczkowa 6 w puczkowy 7 b do rdzeni 8 b odpywowy 9 zbiornik puczki 10 dawik prewenter

Rys. 9. Schemat urzdzenia do wiercenia diamentowego podziemnego z odwrotnym kreniem puczki wiertniczej [3, s. 254]

Wiertnica typu MDR-06c ma posuw hydrauliczny, hydrauliczny zacisk rur puczkowych

oraz trzybiegow skrzyni przekadniow. Zapuszczanie i wyciganie rur puczkowych z otworu odbywa si z uyciem przesuwacza, ktry napdzany moe by spronym powietrzem lub wod puczkow pod cinieniem.


14

Dane techniczne wiertnicy MDR 06c Wymiary gabarytowe (bez kolumn, podnonika i silnika) Silnik elektryczny typ Moc silnika Liczba obrotw silnika na minut Minimalna rednica wiercenia Maksymalna gboko wiercenia rdzeniowego rednica rur puczkowych Obroty wrzeciona 120, 265, 580 obr/min, prawe Skok wrzeciona Maksymalna prdko posuwu Regulacja posuwu i docisku Kt obrotu gowicy Wysoko kolumn (rozpr) Cinienie robocze oleju Docisk Ciar wiertnicy Ciar silnika elektrycznego Ciar kolumn (rozpr) Ciar przesuwaka

962530605 SZJSKd54a 4,5 kW 1440 46 mm 100 mm 42 mm 400 mm 1,45 m/min bezstopniowa 3600 max. 2250 mm 30 at. 01250 kG 190 kg 105 kg 80 kg 44 kg

Rys. 10. Wiertnica MDR 06c [9, s. 55]

Wiercenie normalnorednicowe stoowe (Rotary) naley do metod obrotowych. Metod typu Rotary wiercone s otwory geologiczno poszukiwawcze z kopalin staych, a take otwory eksploatacyjne do eksploatacji z pynnych, gazowych, z soli kamiennej, siarki, otwory mroeniowe przy gbieniu szybw metod grnicz. Urzdzenia wiertnicze mog by stae, do wykonywania otworw o duych gbokociach lub typu pprzewonego i przewonego do wiercenia otworw o mniejszych gbokociach. Ostanie s umieszczane na samochodach ciarowych lub przyczepach koowych.


15

1 wider 2 silniki 3 skrzynia przekadniowa 4 st wiertniczy 5 przewd wiertniczy 6 graniatka 7 rury puczkowe 8 obciniki 9 gowica 10 hak wiertniczy 11 wielokrek ruchomy 12 zbiorniki puczkowe 13 pompy puczkowe 14 rurocig toczcy 15 w gumowy 16 ciana otworu 17 sito puczkowe 18 koryta puczkowe 19 wiea wiertnicza 20 wielokrek stay 21 silnik 22 lampy 23 drabina 24 liny kotwiczne 25 pomost wiey 26 wzek zjazdowy 27 gowica przeciwwybuchowa 28 jata wiey 29, 30 zapasowe puczki 31 mieszalnik puczki 32 silnik mieszalnika puczki 33 podpory 34 tor jezdny 35 dwig wyadowczy 36 d zwiercinowy

Rys. 11. Urzdzenie wiertnicze obrotowe typu Rotary [11, s. 55]

W wierceniu wielkorednicowym urzdzenia s podobne do urzdze w metodzie normalnorednicowej obrotowej. Wiercenia te wykonuje si w celach eksploatacyjnych oraz do odwodnie kopal odkrywkowych. Gboko otworw moe wynosi od kilku do kilkuset metrw. Otwory w tej metodzie wykonuje si przy penym zwiercaniu otworu lub rdzeniowo. Zgodnie z PN wyrnia si krenie puczki normalne (prawe) lub odwrotne (lewe). Zwierciny mog by usuwane z kreniem puczki tymi samymi rodzajami.

Gwnymi elementami urzdzenia wiertniczego jest wiea wiertnicza, dwa boczne podwieszone dwigi i drabina. Wewntrz wiey znajduje si pomost z wycigiem. Hak wiertniczy znajduje si na kocu liny wielokrkowej opasujcej krki wielokrka. Na haku wisi gowica puczkowa, a poniej niej znajduje si urzdzenie doprowadzajce puczk i rury puczkowe. Do przenoszenia obrotw z silnika napdowego na kolumn rur wiertniczych suy st wiertniczy.


16

1 wiea wiertnicza 2 dwigi boczne 3 drabina 4 pomost 5 wycig 6, 7 krek stay

i ruchomy 8 hak wiertniczy 9 st wiertniczy 10 graniatka 11 gowica puczkowa 12 odprowadzenie

puczki 13 rura puczkowa 14 we gumowe 15 wider 16 wzki szynowe

Rys. 12. Schemat urzdzenia do wierce wielkorednicowych [9, s. 216]

Wiercenia wielkorednicowe stosuje si rwnie do wykonywania szybw grniczych, w tym wydobywczych, zjazdowych, wentylacyjnych oraz studzien o rednicy ponad 500 mm. 4.1.2. Pytania sprawdzajce

Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste przygotowany do wykonania wicze. 1. Jakie s podstawowe elementy urzdzenia wiertniczego? 2. Na czym polega wiercenie okrtne? 3. Jakie urzdzenie wywouje ruch w wierceniu udarowym? 4. Kiedy stosujemy wiercenie maorednicowe? 5. Jakie urzdzenie suy do obracania rur puczkowych w czasie wiercenia

maorednicowego? 6. Na czym polega wiercenie metod typu rotary? 7. W jaki sposb s podnoszone lub popuszczane rury puczkowe? 8. Jakie s gwne elementy urzdzenia typu rotary? 9. Kiedy stosujemy wiercenie wielkorednicowe?


17

4.1.3. wiczenia wiczenie 1

Scharakteryzuj konstrukcj urzdzenia do wierce wielkorednicowych. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene:

1) odszuka w materiaach dydaktycznych schemat urzdzenia wiertniczego, 2) zapozna si z gwnymi elementami urzdzenia, 3) okreli przeznaczenie elementw urzdzenia, 4) zaprezentowa wykonane wiczenie.

Wyposaenie stanowiska pracy: literatura z rozdziau 6 poradnika dla ucznia.

wiczenie 2 Na podstawie widoku i schematu kinematycznego wiertnicy maorednicowej doowej

WD 02EA, okrel napd wrzeciona.

Rysunek do wiczenia 2 [DTR]

a) widok b) schemat kinetyczny Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene:

1) zapozna si z budow wiertnicy, 2) okreli przeznaczenie gwnych elementw urzdzenia, 3) rozpozna symbole graficzne elementw maszyn i mechanizmw, 4) okreli na podstawie schematu kinematycznego napd wiertnicy, 5) zaprezentowa wykonane wiczenie.

Wyposaenie stanowiska pracy: DTR urzdze wiertniczych, literatura z rozdziau 6 poradnika dla ucznia.


18

wiczenie 3 Dobierz wiertnic i wykonaj schemat rozmieszczenia urzdzenia wiertniczego

w komorze podziemnej dla wiercenia otworu poziomego maorednicowego o wysokoci komory 2,5 m i szerokoci 4 m.

Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene:

1) przygotowa stanowisko do wykonania wiczenia, 2) okreli na podstawie DTR wiertnic maorednicowych parametry techniczne wiertnic, 3) dobra wiertnic do warunkw z wiczenia, 4) sprawdzi maksymaln wysoko rozpory, 5) narysowa schemat rozmieszczenia elementw urzdzenia: wiertnicy, pompy puczkowej

lub wody z hydrantu ppo., przewodw puczki wiertniczej, silnika, 6) zaprezentowa wykonane wiczenie.

Wyposaenie stanowiska pracy: DTR urzdze wiertniczych, literatura z rozdziau 6 poradnika dla ucznia, przybory do szkicowania. 4.1.4. Sprawdzian postpw

Czy potrafisz: Tak Nie 1) sklasyfikowa rodzaje wierce? 2) scharakteryzowa wiertnice do rnych wierce? 3) odczyta schemat urzdzenia wiertniczego? 4) scharakteryzowa hydrauliczne podnoszenie i popuszczanie rur

puczkowych? 5) odczyta schemat kinematyczny wiertnicy? 6) nazwa gwne elementy wiertnic? 7) dobra wiertnic?


19

4.2. Maszyny i urzdzenia do wiercenia otworw poszukiwawczych

4.2.1. Materia nauczania Maszyny i urzdzenia do otworw hydrogeologicznych i inynierskich

Przy wierceniach hydrologicznych najlepsze efekty uzyskuje si stosujc metod obrotow, a szczeglnie stosowane s konstrukcje, ktre zapewniaj wiercenie udarowe na zmian z obrotowym. Przejcie jednej metody wiercenia na drug jest proste i szybkie, i polega na wykonaniu prostej czynnoci w ukadzie wiertnicy, w ukadzie pompowym i doborze widra.

Z nowoczesnych wiertnic produkcji krajowej stosowanych do wiercenia otworw hydrologicznych zasuguj na uwag wiertnice z serii H. W wiertnicach tych zastosowane zostay podstawowe wskaniki nowoczesnoci, takie jak: zastosowanie hydrauliki siowej do napdu i sterowania; zdalne sterowanie,

automatyczna regulacja mocy, bezstopniowa zmiana prdkoci wszystkich mechanizmw roboczych, zabezpieczenie przed przecieniem,

budowa wiertnic na rnych rodkach transportu, zmechanizowanie prac przy rurowaniu otworw oraz czynnoci przy zapuszczaniu

i wyciganiu przewodu wiertniczego, zmechanizowane czynnoci przy montau i demontau.

Najmniejsze wiertnice przewidziane s do wykonywania otworw geologiczno-inynierskich, ale mog by wykorzystane do wiercenia otworw hydrologicznych do gbokoci okoo 30 m. Wiertnice do otworw wielkorednicowych hydrologicznych typu H66H moe wykonywa otwory do gbokoci 300 m i kocowej rednicy wiercenia 1 m.

Niektre wielkoci charakterystyk technicznych wiertnic serii H przedstawia tabela 1. Tabela 1. Charakterystyka techniczna wiertnic serii H [4, s. 234]

Typ urzdzenia Lp. Parametry techniczne H203 IHS H305 H H41H H6H6 1 Gboko wiercenia [m] 30 50 150 300

2 Pocztkowa rednica wiercenia [m] 0,40 0,50 1,0 1,5

3 Kocowa rednica wiercenia [m] 0,10 0,40 0,5 1,0 4 Wysoko masztu [m] 6,3 9,0 12,0 16,8 5 Udwig na haku [kN] 10 50 110 630

6 Bben wielokrkowy: sia w linie bbna [kN] 10 25 35 118

7

Gowica obrotowa: udwig [kN] prdko obrotowa [s-1] moment obrotowy [kNm]

25

0,61,25 2,0

42

03,33 3,4

85

02,9; 010 2,3; 7,6

150

03,0 30,0

8

Mechanizm udarowy max. masa warsztatu [kN] skok [m] liczba udarw [s-1]

3,0 0,5

0,161,0

8,0 0,7

01,16

15,0 0,78

01,16


20

Maszyny i urzdzenia do otworw eksploatacyjnych (normalnorednicowe) Wiercenie otworw eksploatacyjnych mona wykonywa wszystkimi znanymi metodami stosujc wiercenie pionowe lub kierunkowe. Wiercenia kierunkowe stosuje si midzy innymi przy poszukiwaniu z ropy naftowej i gazu ziemnego, kiedy nie mona si dowierci do zoa za pomoc otworw pionowych. Wykonywanie otworw kierunkowych prowadzi si niekiedy w celu zwikszenia wydobycia ropy naftowej przez przewiercenie si do zoa ropononego na wikszej przestrzeni. Otwory kierunkowe wykonuje si rwnie poziomo pod dnem rzeki w celu uzyskania najwikszej iloci wody. Otwory kierunkowe dziki zastosowaniu odpowiednich przyrzdw wyznaczajcych kt odchylenia od pionu, mona wykonywa po linii prostej i krzywej.

Rys. 13. Wiercenie otworw poziomych pod dnem rzeki [10, s. 210]

9

Sprarka typ liczba strumie objtoci powietrza,

m3/s cinienie sprania [MPa]

WD-52

1 0,083

0,8

SEL-160A

2 0,116

1,96

10 Metoda wiercenia

obrotowa na sucho

udarowa

obrotowa na sucho

udarowa

obrotowa z prawym i odwrotnym puczki

obrotowa na sucho

udarowa

obrotowa z prawym i odwrotnym puczki

11 Sposb transportu przewona przewona przewona przewona 12 Masa wiertnicy [kg] 2500 3800 12500 42000


21

Rys. 14. Schemat wiercenia kierunkowych otworw [10, s. 210]

Rys. 15. Turbowierty: a) z zakrzywion rur puczkow, b) ze specjalnym cznikiem [10 s. 211]

Do wiercenia otworw kierunkowych stosuje si turbowierty (rys. 15), ktre

zamocowane s na przewodzie wiertniczym, a ten moe posiada zakrzywion rur puczkow lub specjalny cznik.


22

1 wycig wiertniczy 2 hak wiertniczy 3 wielokrek 4 gowica puczkowa 5 st wiertniczy i pompy puczkowe 6 silniki napdowe 7 reduktor obrotw 8 turbowiert 9 wider 10 otwr wiertniczy 11 rury puczkowe 12 zbiorniki puczki 13 przewody gowicy puczkowej 14 we gumowe

Rys. 16. Urzdzenie do wiercenia turbowiertem [10, s. 203] Maszyny i urzdzenia do otworw studziennych Do poszukiwania i eksploatacji pokadw wodononych wykonuje si wiercenia studzienne. Odwiert studzienny musi by orurowany, aby mona byo z niego pobiera wod. Studnie wodne mog by kopane i wiercone. Konstrukcja studni, na ktr skada si orurowanie odwiertu studziennego oraz urzdzenia do ujcia wody, powinna zabezpiecza cian studni przed obsypaniem si oraz zawiera urzdzenia do ujcia wody. Najwaniejszym elementem konstrukcji otworw studziennych jest filtr, ktry umoliwia dopyw wody do z warstwy wodononej do otworu studziennego.

Dobr urzdzenia do wiercenia studni zaley od metody wiercenia. Studnie pytkie wykonuje si rcznie, udarowo lub obrotowo. Przy wierceniu udarowym i obrotowym rcznym do zapuszczania i wycigania przewodu wiertniczego stosuje si trjng i wcigark. Do wierce z napdem mechanicznym stosowane s rne urzdzenia wiertnicze. Jednym z nich jest wiertnica do otworw o wikszej rednicy firmy Salzgitter Maschnenbau A.G.300, w ktrej zastosowano odwrotne krenie puczki wiertniczej. Pompa ssca zasysa puczk z dna odwiertu i przetacza do zbiornika puczkowego.

W zbiorniku puczka oczyszcza si z okruchw i spywa do odwiertu. W urzdzeniu tym w celu uniknicia zatykania przewodw pompy sscej wikszymi okruchami skalnymi

zastosowano iniektor hydrauliczny. Sposobem tym nie mona wierci w przypadku zaniku puczki.


23

Rys. 17. Urzdzenie wiertnicze Salzgitter 300 [3, s. 237]

1 smoczek wodnostrumieniowy 2 graniatka 3 rura la dostawy czystej wody od pompy odrodkowej 4 rura do zasysania okruchw skalnych 5 cznik rurowy dla poczenia z rurami puczkowymi 6 oysko 7 dawik 8 ebra na graniatce dla uchwycenia jej klinami

w stole wiertniczym

Rys. 18. Schemat urzdzenia do wiercenia obrotowego zassawnego ze specjaln graniatk i smoczkiem wodno- -strumieniowym [3, s. 237]

W powyszym urzdzeniu na rys. 18 dziki duej prdkoci puczki wytworzonemu

przez pomp ssco-toczc powstae podcinienie zasysa puczk wraz z okruchami skalnymi do wewntrznej kolumny rur. Innym rozwizaniem jest zastosowanie iniektora powietrznego, ktre rwnie oprcz otworw studziennych zalazo zastosowanie w budownictwie przy wykonywaniu pali nonych oraz w budowie mostw.


24

1 wielokrek dolny 2 gowica puczkowa 3 st wiertniczy 4 sprarka 5 silnik napdowy 6 komora mieszalnikowa 7 wider jednogryzowy 8 rury puczkowe 9 okruchy skalne 10 odstojnik 11 rurocig wodny 12 odprowadzenie

spronego powietrza 13 graniatka

Rys. 19. Schemat urzdzenia do wiercenia obrotowego zassawnego z zastosowaniem spronego powietrza [3 , s. 238]

Maszyny i urzdzenia do otworw morskich

W warunkach ldowych czy morskich wydobycie jest podobne na odcinku od zoa do wiby rurowej, ale tu poza ni nastpuje zmiana rodowiska zewntrznego, co powoduje, e sprzt wydobywczy na wylocie z odwiertu znacznie rni si stosowanego na ldzie. Na ldzie mamy bezporedni dostp do odwiertu, natomiast w warunkach morskich bywa tak, e oddziela go warstwa wody przekraczajca 2000,0 m. Stwarza to ogromne trudnoci techniczne w montau i obsudze uzbrojenia wylotu odwiertu przy jednoczesnym zachowaniu wyszych wymaga w zakresie bezpieczestwa rodowiska. Gwnym elementem uzbrojenia wylotu odwiertu jest gowica eksploatacyjna, z ktr wsppracuje system sterowania. W warunkach ldowych systemy sterowania s znacznie prostsze w porwnania z systemami sterujcymi gowice eksploatacyjne podwodne.

Wysze wymagania stawiane s tak gowicom jak i systemom sterowania. Pierwsze wydobycia z z dna morskiego prowadzono z grobli i estakad, gdzie poszczeglne odwierty produkcyjne z gowicami eksploatacyjnymi wyprowadzonymi ponad poziom wody, poczone byy sieci rurocigw skierowanych do zbiornikw i do stacji napeniania. W miar wzrostu gbokoci wody, budowa grobli i estakad staa si nieopacalna, dlatego w dalszej kolejnoci niemoliwa. Zaprojektowano szereg nowych metod eksploatacji w zalenoci od warunkw wystpowania zoa oraz od warunkw ekonomicznych. Obecnie prowadzi si dalsze prace, w celu znajdowania metod najbardziej efektywnych.

Pierwsze podmorskie gowice byy skonfigurowane jako ustawione na sobie zasuwy, cz z nich do tej pory dziaa i jest uywana. Wraz ze wzrostem gbokoci wody i coraz wikszymi wymaganiami stawianymi obudowie odwiertu, struktura gowicy musi by tak projektowana by mc wytrzyma wiksze obcienia. Doprowadzio to do budowy pierwszych gowic o budowie moduowej i podmorskich systemw zagowicze odwiertw. Projektowane gowice maj rny stopie skomplikowania i zawieraj rnorodne elementy. W najprostszy sposb gowica moe by zdefiniowana jako zesp zasuw uywanych przy kontroli produkcji i zataczania wody do zoa, a w szczeglnoci powinna: zapewni zamknicie wypywu na wyjciu z odwiertu, umoliwi zataczanie pynw do obrbki odwiertu produkcyjnego, umoliwi monitorowanie cinienia w odwiercie,


25

umoliwi cyrkulacj pynw w odwiercie, umoliwi prac zwizan z odbudow odwiertu, umoliwi zataczanie odwiertu w czasie erupcji.

1 pyta fundamentowa, 2 staa konstrukcja

prowadnikowa, 3 cznikadapter, 4 kolumna rur eksploatacyjnych, 5 zawr obejciowy, 6 rurocigi, 7 zawr skrzydekowy, 8 blok zaworw

pomocniczych, 9 skrzynka pocze

sterowniczych, 10 sup do zamocowania boi, 11 sup prowadnikowy, 12 kopak, 13 konsola, 14 zawr bezpieczestwa, 15 szpulka, 16 skrzynka sterowania

elektrohydraulicznego, 17 konierz rurocigu

odpywowego, 18 odbiornik systemu

akustycznego, 19 konsola, 20 tuleja

Rys. 20. Gowica podwodna firmy Vetco[10]

Typowa gowica eksploatacyjna skada si z nastpujcych gwnych moduw: wiba rurowa cznik gowicy: mechaniczny albo hydrauliczny umoliwiajcy

szczelne poczenie midzy odwiertem a gowic eksploatacyjn; modu zaworowy: modu jednoczciowy albo czony zawierajcy manualny i/lub

automatyczny gwny zawr do zamknicia wypywu, jak rwnie umoliwiajcy dostp do odwiertu w celu wykonywania prac w odwiercie i zataczania chemikaliw. Modu zawiera rwnie zawr produkcyjny, modu zaworowy moe by przykrcony, albo stanowi integraln cz cznika gowicy, na szczycie ma zainstalowany kopak gowicy i tulej dla narzdzi naprawczo-poczeniowych;

kopak gowicy: kopak gowicy jest mechanicznym albo hydraulicznym kopakiem ochraniajcym tulej moduu zaworowego przed korozj, zanieczyszczeniami powstajcymi na powierzchni morza. Przewody kontrolne gowicy mog by poprowadzone przez kopak w celu umoliwienia w kontroli funkcji gowicy w czasie


26

prac zwizanych z odbudow odwiertu, moe by to rwnie osignite przez osobny system kontrolny i osobne cze.

Gowice eksploatacyjne s czci podmorskich systemw eksploatacyjnych, ktre mog mie rne konfiguracje zalene od specyfiki zoa i warunkw eksploatacji (rys. 21).

Rys. 21. System zagowiczenia odwiertw z zastosowaniem gowic podwodnych [1] Gowice podwodne sterowane s zdalnie, transmisja danych uzyskanych za pomoc

czujnikw pomiarowych umieszczonych w konstrukcji gowicy eksploatacyjnej, z gowicy podwodnej na powierzchni odbywa si za pomoc specjalnych kabli (umbilical). Przewd kabla wykorzystywany jest nie tylko do transmisji danych, umoliwia on rwnie zataczanie bd wydobycie pynw zoowych. Kable mog mie dugo kilkudziesiciu km.

W wiertnictwie morskim stosuje si urzdzenia wiertnicze RamRig (rys. 22). W skad urzdzenia wchodz dwa wielkie siowniki (cylindry hydrauliczne) umieszczone na pododze masztu, poczone w grnej czci ruchomym jarzmem poruszajcym si w prowadnicach struktury masztu jako konstrukcji dla utrzymania prowadnic. Wyciganie i opuszczanie adunku w RamRig odbywa si za pomoc siownikw hydraulicznych, zamiast konwencjonalnych systemw wycigowych. Cztery liny wycigowe o okrelonej dugoci przebiegaj rwnolege wzdu siownikw i s zakotwiczone z jednej strony do grnej czci napdowej gowicy obrotowej, a z drugiej w pododze wiey wiertniczej w zespole wyrwnujcym ich napicie. Liny biegn przez krki linowe (4 sztuki) ruchomego jarzma przeksztacajc napd jarzma na si podnoszenia gowicy obrotowej z napdem (Top Drive).


27

Podstawowe elementy ukadu wycigowego RamRig: A dwa hydrauliczne cylindry, B ruchome jarzmo, C maszt jako konstrukcja dla utrzymania prowadnic, D 4 liny wycigowe, E 4 krki linowe, F zesp wyrwnawczy lin, G gowica napdowa, H wzek prowadzcy.

Rys. 22. Koncepcja RamRig urzdzenia wiertniczego [1]

Cztery krki linowe zapewniaj dwukrotny przyrost wysokoci podnoszenia oraz dwa razy wiksz prdko podnoszenia gowicy obrotowej z napdem ni jarzma ruchomego siownikw. Maksymalna prdko ruchu jarzma wynosi 1 m/s, umoliwiajc przemieszczanie si gowicy obrotowej z napdem z prdkoci 2 m/s. Przedstawiona powyej koncepcja urzdzenia wiertniczego RamRig z unikalnym systemem wycigowym, zrywa z tradycyjnym ukadem wycigowym opartym na linowym systemie wielokrkowym, ktry przymusowo dozbrajany jest w przypadku wierce na morzu w skomplikowany ukad kompensacji ruchw platformy lub statku wiertniczego. T funkcj w czasie wiercenia w przypadku RamRig przejmuj siowniki hydrauliczne. RamRig jest zasilany centralnym systemem hydraulicznym skadajcym si z szeciu do czternastu pomp o tej samej wydajnoci. Kada z tych pomp moe by rdem penej siy wycigowej, lecz mniejszej prdkoci, co oznacza, e istnieje moliwo zaoszczdzenia mocy dla wikszoci operacji wiertniczych. Pompy napdzane s silnikami prdu zmiennego. Pyn hydrauliczny ze zbiornika w zalenoci od rodzaju wykonywanych czynnoci technologicznych moe by toczony do siownikw masztu hydraulicznego, moe by odbierany z powrotem lub moe przepywa (w ukadzie pracy kompensacyjnej siownikw) w systemie akumulatorw tokowych i pneumatycznych amortyzatorw cinieniowych, albo zasila inne maszyny urzdzenia wiertniczego np. napd gowicy obrotowej (Top Drive). Czynnociami wykonywanymi przez maszt hydrauliczny steruje blok aktywnych zaworw, ktry zalenie


28

od tych czynnoci reguluje kierunkiem, wydajnoci przepywu i cinieniem pynu hydraulicznego na polecenia wydawane przez operatora z pulpitu sterowania. Z akumulatora moemy uzyska dodatkowy przypyw, a w czasie biernej amortyzacji koysania dziaa on jak zbiornik. Bloki zaworw w tym ukadzie dziaaj jak bariery oddzielajce (uszczelniajce) rne czci systemu wycigowego. Hydrauliczny system wycigowy pracuje jako ukad zamknity. Caoci steruje automatyczny ukad hydrauliczny (rys. 23). Do gwnych zalet nowej koncepcji ukadu wycigowego RamRig nale: mniejszy ciar, obnienie rodka cikoci, zmniejszenie obcie od dziaania wiatru, mniej czynnoci zwizanych z utrzymaniem, zwikszenie bezpieczestwa pracy, zmniejszenie zaogi, wiksza wydajno

Rys. 23. Podstawowe elementy systemu hydraulicznego RamRig [12] wiercenia, wykorzystanie siownikw do kompensacji ruchw platformy lub statku, wiksze moliwoci do stosowania systemw manewrowania rurami, moliwo stosowania jednej jednostki mocy hydraulicznej do napdu masztu hydraulicznego i gowicy obrotowej. Badania potwierdziy wyszo techniczn i ekonomiczn nowego rozwizania. Zastosowanie jednej jednostki zasilania mocy dla hydraulicznej konstrukcji wycigowej i gowicy obrotowej zunifikowao ukad pod wzgldem rodzaju napdu. Koncepcja RamRig w coraz szerszym stopniu jest urzeczywistniana poprzez zamwienia na jej realizacj przez bogate koncerny prowadzce prace poszukiwawcze za rop i gazem. Szczeglnie due zainteresowanie wystpio po rozszerzeniu moliwoci technicznych, polegajcych na zastosowaniu podwjnego RamRig, ktry pozwala na wykonywanie dwch otworw wiertniczych jednoczenie z jednego posadowienia jednostki wiertniczej (platformy lub statku), co w konwencjonalnym rozwizaniu nie jest stosowane (rys. 24).


29

Rys. 24. Najnowsze konstrukcje RamRig [12]

Nowe rozwizania konstrukcyjne stosowane do wierce urzdze wycigowych Zbatkowy system wycigowy Przykadem nowego systemu wycigowego jest urzdzenie wiertnicze Sense EDM 500K Rack & Pinion (R&P) (rys. 25). W urzdzeniu tym system wycigowy oparto na opatentowanym mechanizmie zbatkowym, ktry rwnie zrywa z powszechnie stosowanym linowym, wielokrkowym systemem wycigowym. Zbatkowy system tego urzdzenia wiertniczego umoliwia stosowanie technologii Under balanced drilling, a szczeglnie predysponowany jest do rozwijajcej si ostatnio na wiecie, nowej technologii pod nazw Snubbing. Technologia ta wymaga midzy innymi wykonywania operacji na odwiercie, w ktrym panuje wysokie cinienie. Sztywne sprzgnicie przewodu z masztem pozwala na bezporednie manewrowania rurami i w peni z automatyzowanym systemem sterowania. Urzdzenie ldowe Sense EDM 500K R&P charakteryzuje si jeszcze jedn wyrniajc je cech, a mianowicie jest bardzo mobilne. Na przygotowanym wczeniej fundamencie, mona zmontowa urzdzenie w czasie okoo 2 godzin. Tak krtki czas postawienia urzdzenia wynika z jego bardzo specyficznej budowy. Urzdzenie skada si z trzech podstawowych moduw: dolna cz masztu z gowic obrotow i ram z wysignikami pozycjonujcymi, grna cz masztu, maszt systemu manewrowania rurami wraz z podog wiertacza, mostkiem wieowym

i ram z wysignikami pozycjonujcymi.


30

Te trzy moduy transportowane s na punkt wiercenia, gdzie grna i dolna cz supowego masztu jest czona ze sob i nastpnie postawiona do pionu przy pomocy dwch siownikw. Trzeci modu po postawieniu, sprzga si z masztem wycigowym konstrukcj rozkadanej podogi wiertacza i rozkadanym mostkiem wieowym. Po uzupenieniu urzdzenia w systemy niezbdne do prowadzenia okrelonych zada, jest ono gotowe do pracy. Dziki wprowadzeniu nowej koncepcji ldowego urzdzenia wiertniczego opartego na mechanizmie zbatkowym, mona natychmiast zamienia operacje rekonstrukcji, na wiercenie i zapuszczanie przewodu pod cinieniem. Urzdzenie umoliwia wywoanie nacisku na przewd, co nie jest moliwe przy wielokrkowym systemie olinowania. Nowa koncepcja urzdzenia wiertniczego posiada bezporedni liniowy mechaniczny napd podnoszenia (opuszczania), std nie ma systemu olinowania. Czas transportu (przewiezienie i monta/demonta) jest skrcony, poniewa urzdzenie ma mniejszy ciar, szybszy monta/demonta i wyszy poziom automatyzacji. Nie posiada podbudowy, poniewa pasy rur oparte s na ziemi. Aktualnie powstaj pierwsze ldowe urzdzenia w wiecie ze zdolnoci penej obsugi manewrowania rurami i w peni z automatyzowanym systemem sterowania. Urzdzenie Sense EDM 500K R&P (rys. 25) wyposaone jest w kompletn 250 T gowic obrotow z napdem (Top Drive), ktra moe by uyta do automatycznych operacji wycigowych. Posiada specjalnie zaprojektowane kliny do zapuszczania i wycigania przewodu i inne cechy wspierajce wielofunkcyjne prace wiertnicze.

Rys. 25. Urzdzenie wiertnicze Sense EDM 500K R&P [12]

Urzdzenie moe by obsugiwane przez jednego operatora. Podstawowe cechy charakterystyczne Sense EDM 500K R&P:

maszt prowadzi tylko gowic obrotow z napdem (Top Drive). Nie jest wymagana lina wielokrkowa,

niski rodek cikoci, may ciar masztu,


31

napd AC, automatyczny hamulec bezpieczestwa, precyzyjne sterowanie pooeniem w czasie zapuszczania przewodu, wiercenia i zapuszczania pod cinieniem,

haas zredukowany do minimum, pierwsze urzdzenie z bezporednim napdem kolumny rur puczkowych (bez liny). Nie

ma strat wydajnoci na krkach linowych, linie i bbnach, w krtkim czasie mona przecza operacje wiercenia, rekonstrukcji i do zapuszczania

pod cinieniem, doskonae do wiercenia przy obnionym cinieniu, operacje pod obnionym cinieniem (snubbing) wykonywane na pododze wiertacza

zamiast w zawieszanych koszach roboczych, jednoosobowa obsuga urzdzenia podczas normalnych zada wiertniczych, automatyczny system manewrowania rurami, pasy stawiane na ziemi, podczas normalnej eksploatacji, prace na pododze wiertacza wykonywane s bez udziau

zaogi, niewielka konserwacja, zmylny moduowy projekt uatwia przemieszczanie z miejsca na miejsce przy pomocy

naczep, zmniejszone ryzyko upadania przedmiotw, sterownia BOP ze sterowaniem elektryczno-pneumatycznym, kompleksowa rejestracja parametrw wiercenia, urzdzenie cakowicie poczone w sieci, moliwo podgldu przez wiertacza, biece dostarczanie danych przy pomocy zdalnej diagnostyki, wykrywanie i usuwanie

usterek oraz optymalizacja prac wiertniczych. Urzdzenie w peni przygotowane do cznoci internetowej,

wyposaony w bezpieczn i atw w obsudze stacj X-COM dla 27 operacji, ktra informuje i rejestruje wybrany proces, oraz moe by wykorzystywana do szkolenia zaogi poprzez programy symulacyjne. Urzdzenie Sense EDM 500K R&P umoliwia:

prowadzenie prac wiertniczych, wiercenie przy obnionym kontrolowanym cinieniu, wiercenie otworw maorednicowych, wykonywanie rekonstrukcji odwiertw, prowadzenie prac interwencyjnych w otworze, zapuszczanie pod cinieniem.

Zastpuje: konwencjonalne urzdzenie wiertnicze, hydrauliczne jednostki do rekonstrukcji odwiertw, jednostki do zapuszczania pod cinieniem, jednostki z nawijanym przewodem.

Nowa koncepcja urzdzenia wiertniczego z bezporednim liniowym zbatkowym napdem wycigowym moe si okaza t, ktra zastpi tradycyjny wielokrkowo-linowy, bbnowy system wycigowy. Urzdzenie wiertnicze RamRig do wierce na ldzie W oparciu o stosowan konstrukcj do wierce morskich RamRig powstaa ju koncepcja wiertnicy ldowej, ktr by moe w niedugim czasie zobaczymy (rys. 26).


32

Rys. 26. Koncepcja urzdzenia wiertniczego RamRig do wierce na ldzie [12]

Gowica obrotowa (Top drive)

Dotychczas napd na przewd wiertniczy przekazywany by poprzez st wiertniczy i graniatk. Obydwa elementy zastay zastpione przez gowic obrotow (z ang. Top Drive) wystpujc jako podzesp urzdzenia wiertniczego integrujc w sobie szereg dotychczasowych podzespow wraz z ich funkcjami. Na rysunku 27 przedstawiono nowoczesn gowic obrotow firmy Maritime Hydraulics moliw do montau praktycznie w kadym urzdzeniu wiertniczym po przystosowaniu belki reakcyjnej do konstrukcji nonej masztu lub wiey. Gowica ta zawieszona przy pomocy zawiesi elewatorowych na rogach bocznych wielokrka ruchomego w grnej swej czci jest gowic puczkow, z t rnic, e wrzeciono wystpuje tutaj jako wa z wasnym napdem od silnika hydraulicznego lub elektrycznego, znajdujcego si w gowicy obrotowej. Wa gowicy obrotowej przekazuje moment na przewd wiertniczy, z ktrym jest poczony. Dolny koniec wrzeciona gowicy obrotowej poprzez cznik, czony lub rozczany jest z przewodem wiertniczym przy pomocy klucza dynamometrycznego do skrcania i rozkrcania przewodu znajdujcego si w konstrukcji gowicy. Przewd wiertniczy lub pas rur moe by uchwycony przez automatycznie zapinany i odpinany elewator, ktry moe si obraca i odchyla przy pomocy siownikw w dowolne pooenie. Konstrukcja wau napdowego (wrzeciona) posiada wbudowany sterowany zdalnie i mechanicznie grny i dolny wewntrzny zawr bezpieczestwa. czc w sobie tak duo funkcji, gowica obrotowa w niedalekiej przyszoci stanie si urzdzeniem, ktre zastpi st wiertniczy, gowic puczkow, klucze mechaniczne, zawory bezpieczestwa i inne podzespoy. W schemacie blokowym ukadu napdowego, gowica obrotowa (z napdem hydraulicznym lub elektrycznym) eliminuje elementy poredniczce ukadu, integrujc je konstrukcyjnie i funkcjonalnie w jedn cao. Jest urzdzeniem, ktre w duym stopniu zwiksza efektywno i bezpieczestwo prowadzenia prac wiertniczych. Uycie gowicy obrotowej zamiast konwencjonalnego stou obrotowego i graniatki oraz przejcie dodatkowych funkcji posiada wiele zalet i stawia t konstrukcj w szeregu nowych urzdze, ktre bd nalee do wyposaenia podstawowego nowo projektowanych wiertnic.


33

a) b)

Rys. 27. Gowica obrotowa firmy Maritime Hydraulics, 350 T: a) widok z przodu i b) widok z boku [1]

Do gwnych zalet stosowania gowic obrotowych naley zaliczy:

moliwo znacznie atwiejszego manewrowania rurami szczeglnie przy mechanizacji tych prac w systemie automatycznym,

redukcj o 2/3 iloci pocze przewodu wiertniczego, oszczdno puczki wiertniczej w wyniku zastosowania grnego wewntrznego

zabezpieczenia przeciwwybuchowego automatycznie zamykajcego si kiedy cinienie puczki spada do okrelonego poziomu i otwierajcego si, kiedy cinienie puczki wraca do normy,

zastosowanie w gowicy obrotowej tych samych podzespow co w konwencjonalnej gowicy puczkowej jak zesp uszczelnienia, gwne oysko oporowe itp.,

odcienie gwnego oyska oporowego przy zapuszczaniu i wyciganiu przewodu poprzez przeniesienie obcie przez elewator i zawiesia na korpus obudowy,

moliwo poruszania i obracania rurami okadzinowymi przy jednoczesnym obiegu puczki uatwiajc w ten sposb przejcie rur przez przewenia w otworze wiertniczym,

ustawienie zawiesi elewatorowych w dowolnej pozycji dogodnej do operacji z przewodem wiertniczym,

szybkie poczenie trzech rur puczkowych i odstawienie lub dooenie pasa rur. Koszt operacyjny jest pomniejszony poprzez mniejsz ilo pocze,


34

moliwo obracania przewodem w czasie zapuszczania i wycigania z jednoczesnym utrzymaniem obiegu puczki na odcinku jednego pasa o dugoci 27 m. Ma to szczeglne znaczenie w czasie prowadzenia wierce kierunkowych. Moliwo obracania z jednoczesnym pukaniem znacznie uatwia t czynno. W przypadku zapuszczania moliwe jest przerabianie przewe w otworze bez dokadania graniatki. Znacznie zostaje zredukowane prawdopodobiestwo przychwycenia przewodu,

zaoszczdzenie czasu z powodu atwiejszego ukierunkowania silnika wgbnego przy wierceniach kierunkowych na skutek nieprzerwanej pracy na dugoci pasa rur,

moliwo cigego rdzeniowania na dugoci pasa rur bez przerwy co pozwala na polepszenie jakoci rdzenia,

zmniejszenie iloci operacji zwizanych z wyciganiem i zapuszczaniem przewodu, skrcanie pocze gwintowych przewodu wiertniczego z kontrolowanym staym

momentem skrcania pozwala na przeduenie trwaoci przewodu, ograniczenie iloci sprztu do obsugi, zdalne sterowanie wieloma funkcjami operacyjnymi, zwikszenie bezpieczestwa obsugi i prac wiertniczych, obnienie kosztw wiercenia. Dwa bliniacze otwory wykonane przez BP w zatoce

Suezkiej w Egipcie o gbokoci 4 500 m, jeden przy uyciu stou obrotowego, drugi przy zastosowaniu gowicy obrotowej przyniosy skrcenie wiercenia otworu o 70 dni.

4.2.2. Pytania sprawdzajce

Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste przygotowany do wykonania wicze. 1. Jakie s parametry techniczne wiertnic do wiercenia hydrogeologicznego? 2. Jakie wiertnice wyposaone s w sprarki? 3. Jakie s najwiksze gbokoci wiercenia otworw hydrogeologicznych? 4. Jakie s metody wiercenia otworw hydrogeologicznych ? 5. Do czego su turbowierty? 6. Jak zbudowane jest urzdzenie wiertnicze do wierce morskich? 7. Z czego skada si gowica do wierce morskich? 8. Jakie s podstawowe cechy charakterystyczne urzdzenia Sense EDM 500K R&P? 9. Jakie jest przeznaczenie gowic obrotowych (Top drive)? 10. Jakie s zalety nowoczesnych urzdze wiertniczych? 4.2.3. wiczenia wiczenie 1

Scharakteryzuj zasad wiercenia turbowiertem. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene:

1) odszuka w materiaach dydaktycznych schemat urzdzenia do wiercenia turbowiertem, 2) scharakteryzowa gwne elementy urzdzenia, 3) opisa wiercenie turbowiertem, 4) wskaza rnic w napdzie ruchu obrotowego rur puczkowych i innymi metodami

wierce, 5) zaprezentowa wykonane wiczenie.


35

Wyposaenie stanowiska pracy: literatura z rozdziau 6 poradnika dla ucznia. wiczenie 2

Scharakteryzuj budow, skontroluj stan wiertnicy do obrotowych wierce maorednicowych oraz uruchom wiertnic.

Sposb wykonania wiczenia

Aby wykona wiczenie, powiniene:

1) zapozna si z DTR wiertnicy i instrukcj obsugi, 2) zapozna i zastosowa przepisy bhp przy obsudze wiertnicy, 3) sprawdzi stan zabezpiecze, 4) okreli zagroenia wystpujce przy uruchomieniu, 5) uruchomi wiertnic, 6) zaprezentowa efekty swojej pracy.

Wyposaenie stanowiska pracy:

prosta wiertnica do obrotowych wierce maorednicowych, DTR wiertnicy, instrukcja obsugi, literatura z rozdziau 6 poradnika dla ucznia. 4.2.4. Sprawdzian postpw

Czy potrafisz: Tak Nie 1) dobra typ wiertnicy do rodzaju wiercenia? 2) odczyta schematy urzdze wiertniczych? 3) rozpozna zespoy urzdzenia wiertniczego? 4) scharakteryzowa parametry techniczne wiertnic? 5) wyjani na schemacie wiercenie turbowiertem? 6) scharakteryzowa urzdzenia do wierce morskich?


36

4.3. Gwne elementy wiertnic 4.3.1. Materia nauczania

Do gwnych elementw wiertnic zaliczamy: wiee, wieomaszty, maszty, wycig wiertniczy, systemy olinowania, wielokrki, stoy obrotowe lub wrzeciona, gowica puczkowa, urzdzenia do popuszczania i regulowania nacigu, pompy puczkowe. Wiee wiertnicze

Przy wierceniu maorednicowym wiee wiertnicze su przede wszystkim do wykonywania czynnoci wycigowych, a mianowicie do zapuszczania i wycigania rur puczkowych albo rur okadzinowych. W czasie bada lub pomiarw w otworze wiertniczym su te do uatwiania manipulacji wycigowych przy zapuszczaniu i wyciganiu rnych przyrzdw.

Do budowy wie uywa si obecnie prawie tylko stali. Wiee stalowe s bardziej, trwae, wytrzymae oraz tasze ni wiee drewniane. Przy wierceniach pytkich otworw uywa si przewanie masztw, trjnogw lub czwrnogw.

Przy gbszych otworach buduje si wiee konstrukcji kratowej lub wieomaszty. W celu dokonania racjonalnego wyboru wiey wiertniczej w odpowiednich warunkach

wiercenia naley najpierw okreli najwysze obcienie, jakie bdzie dziaa na wie wiertnicz w czasie manipulacji wycigowych. Najwiksze obcienia pionowe wiey wiertniczej mog by spowodowane: ciarem najciszej kolumny rur okadzinowych lub puczkowych, zapuszczanych lub

wyciganych, ciarem staego i ruchomego wielokrka, haka wiertniczego, gowicy puczkowej

i elewatora, napreniem roboczego koca liny wielokrkowej nawijajcej si na bben wycigowy

wiertnicy, napreniem martwego koca liny wielokrkowej, na ktrym umieszczony jest

ciarowskaz. Najwiksz jednak rol gra obcienie kolumn rur okadzinowych. Obcienie to

wzrasta nieraz podwjnie, gdy zajdzie potrzeba uruchomienia przychwyconej w odwiercie kolumny rur okadzinowych.

Natomiast znacznie mniejszy wpyw wywiera obcienie poziome pochodzce od: skadowej poziomej naprenia liny wielokrkowej nawijajcej si na bben

wycigowy, skadowej poziomej ciaru rur puczkowych ustawionych w wiey, siy wiatru. Maszty, trjnogi i wiee do wierce maorednicowych

Przy konstruowaniu i budowie masztw, wie wiertniczych oraz wieomasztw naley zwrci uwag na lekko konstrukcji i jednoczenie na atwo w montau, stawianiu oraz transporcie.


37

. Rys. 28. Stalowy trjng wiertnicy typu H60

(pozycja do wiercenia pionowego) [9, s. 20]

Rys. 29. Trjng stalowy budow zbliony do wiey wiertniczej: 1 poziome poprzeczki, 2 ukone krzyyny [9, s. 21]

Trjng typu H60 (rys. 28) moe by uywany przy wierceniach otworw gbokich do

120 m, o rednicy pocztkowej okoo 200 mm, kocowej 65 mm, przy uyciu rur puczkowych o rednicy 60 mm. Wysoko tego trjnoga wynosi 8 m, a jego udwig do 2500 kG. Trjng ten jest zamontowany na ramie podwozia i ustawiony za pomoc bbna wiertnicy. Przy uyciu tego trjnoga mona wierci otwory pionowe lub te ukone pod ktem. Konstrukcja tego trjnoga jest bardzo prosta. Ma on na jednej nodze drabin oraz w rodku wbudowany pomost roboczy, ktry uatwia prac zaodze przy zapuszczaniu i wyciganiu rur puczkowych.

Z kolei trjng stalowy budow zbliony do wiey wiertniczej wzmocniony jest poziomymi poprzeczkami i ukonymi krzyynami. Wysoko tego trjnoga wynosi 16,5 lub 18,5 m. Uywajc go mona wierci otwory na rurach puczkowych o dugoci 12 lub 14,5 m. Przyspiesza to operacje wycigowe, poniewa traci si mniej czasu na skrcanie i rozkrcanie rur puczkowych. Udwig tego trjnoga wynosi do 20 T. Jego nogi wykonane s z szeciocalowych rur okadzinowych, poprzeczki z rur dwucalowych a krzyyny z ktwek stalowych o wymiarach 45 45 mm. Kada noga skada si z kilku rur o dugoci po 4,5 m skrcanych ze sob na ruby. Trjng ten moe wytrzyma obcienia przy wierceniu otworw maorednicowych do gbokoci 500 m.

Do wierce otworw gbokich od 5001200 m buduje si wiee wiertnicze lub wieomaszty (rys. 30).


38

1 dolna rama 2 grna rama 3 naroniki wiey 4 sanie 5 dwigary 6 stay wielokrek 7 kozio 8 stalowe drabiny

Rys. 30. Wiea wiertnicza do wierce otworw na gboko od 500 do 1000 m [9, s. 22]

Wiea o wysokoci 28 m ma udwig na haku wiertniczym do 60 T. Skada si z dziewiciu piter (sekcji), z ktrych kade ma wysoko rwn 3,0 m. Dolna rama (podstawa) wiey ma wymiary 5,0 x 5,0 m, a grna rama; (korona) 1,6 x 1,6 m. Naroniki wiey s wykonane z rur okadzinowych. U dou do krawdzi wiey s przyspawane podstawowe pyty w postaci sa . Na grnych kocach naronikw wiey s uoone dwigary, na ktrych opieraj si w oyskach osie krkw staego wielokrka. Dwigary te maj przekrj dwuetowy. W celu: uatwienia ustawiania i zdejmowania krkw wielokrka na koronie wiey znajduje si kozio o udwigu okoo 2000 kG. Korona wiey ma dookoa porcze. Do chodzenia na koron wiey su stalowe drabiny znajdujce si po zewntrznej stronie wiey. Wiee wiertnicze do wierce normalnorednicowych

Wiea wiertnicza (rys. 31) jest to konstrukcja kratowa w ksztacie ostrosupa citego, wykonana z rur lub ktownikw, ustawiona na podbudowie lub bezporednio na fundamentach. Suy ona do zawieszenia systemu wielokrkw przy operacjach zapuszczania i wycigania rur wiertniczych oraz do ustawienia tych rur i obcinikw po ich wycigniciu z otworu.

Wiea skada si z czterech cian kratowych nazywanych graniami. Gra przednia ma wrota suce do wcigania do wiey rur i narzdzi. Gra tylna ma wrota nieco nisze,


39

umoliwiajce prowadzenie liny z wycigu na wielokrek grny. Boczne granie s pene. Kada gra skada si ze supw z zastrzaami i krzyynami czonymi rubami. U gry granie poczone s belkami korony wiey, porczami grnej platformy oraz kozem stalowym umieszczonym nad wielokrkiem grnym, uatwiajcym jego remont. Po zewntrznej stronie grani umieszczne s schody, umoliwiajce wejcie na pomost pomocnika wieowego i koron wiey. Przed wywrceniem zabezpieczaj wie liny odcigowe rozpite po przektnych wiey. W naszych warunkach klimatycznych wiee musz by osonite deskami, blach lub brezentem doem do wysokoci co najmniej 3 m od podstawy wiey oraz gr na wysokoci pomostu. Zastrzay, krzyyny i supy mog by wykonane z ktownikw lub rur.

1 supy 2 zastrzay 3 krzyyny 4 kozio stalowy 5 porcze grnej platformy 6 belki korony wiey 7 liny odcigowe 8 schody 9 osona z blachy lub desek

Rys. 31. Wiea wiertnicza [7, s. 33]

Podstawowymi parametrami technicznymi wiey s: nominalny udwig na haku, maksymalny udwig na haku, wysoko wiey, czyli odlego od powierzchni stou wiertniczego do osi wielokrka

staego, nominalna dugo pasa rur wiertniczych mieszczcego si w wiey.


40

Dodatkowymi za parametrami technicznymi wiey s: wymiar korony wiey, wymiar podstawy wiey, materia konstrukcyjny, masa wiey.

Wiee mog przenosi znaczne obcienia, s stabilne i rwnomiernie rozkadaj siy na fundamenty, mog mie znaczne wysokoci i dlatego stosowane s do bardzo gbokich wierce. Wiee jednak wymagaj demontau na podstawowe elementy, jak czci supw, krzyyny, zastrzay. Operacje takie s pracochonne i wyduaj przenoszenie wiey z jednego otworu na drugi. Wieomaszty

Zamiast materiaochonnych i trudnych w montau wie do gbokich wierce stosuje si coraz powszechniej wieomaszty (rys. 32). S to konstrukcje kratowe lub supowe majce jeden lub dwa punkty podparcia, ktre przejmuj siy pochodzce gwnie od obcienia haka, a liny odcigowe mog spenia rol zabezpieczenia. Rozrniamy nastpujce typy wieomasztw: wieopodobne, zblione ksztatem do ostrosupa lub graniastosupa, otwarte dwusupowe.

Wieomaszty wieopodobne dziel si na dwie lub trzy czci, uatwia to ich monta

i demonta. Wieomaszty dwusupowe s to konstrukcje zoone ze supw o rnej budowie, poczonych rzadko poprzeczkami wzmacniajcymi. Wieomaszty tego typu maj ukone podpory supw, ktre ustalaj ich pionowe pooenie. Powszechnie uywanym wieomasztem jest A maszt, ktry skada si z dwch supw kratowych zestawionych w ksztacie litery A. Supy zbudowane s z przestrzennych kratownic. Z boku jednego supa s zamontowane drabiny do wejcia na pomost i koron.

Gwn zalet wieomasztw jest atwo i skrcenie czasu montau i demontau, co ma podstawowe znaczenie w przenoszeniu wiertnic z jednego otworu na drugi, przy jednoczesnym zachowaniu znacznej siy udwigu na haku. Wieomaszty s jednak mniej stabilne ni wiee, a niektre ich konstrukcje, jak np. wieopodobne utrudniaj widoczno ze stanowiska wiertacza na drog podnoszonego lub opuszczanego haka z wielokrkiem.


41

Rys. 32. Wieomaszt dwusupowy kratowy [7, s. 41] Rys. 33. Maszt teleskopowy kratowy: 1 cz grna, 2 cz dolna, 3 platforma wycigowa, 4 wielokrek stay, 5 pomost rur puczkowych [7, s. 45]

Maszty

Maszty s integraln czci wiertnic do wierce maorednicowych. W wiertnictwie normalnorednicowym maszty znalazy zastosowanie do wiercenia otworw niegbokich, przy nominalnym udwigu na haku do 500 kN. Maszt taki moe mie konstrukcj kratow o przekroju pionowym w ksztacie litery U, z otwartym bokiem w kierunku pochylenia. Skada si on z dwch czci, z ktrych grna wsuwana jest teleskopowo w doln. Zwizany jest on konstrukcyjnie z platform wycigow i razem z ni przewoony. Na wierzchoku teleskopu grnego umieszczony jest wielokrek stay, a poniej pomost rur puczkowych. Cakowita jego wysoko i wysoko od podstawy do pomostu zaley od parametrw technicznych masztu. Maszt moe by zabezpieczony w liny odcigowe, ktre przejmuj skadow siy od obcienia na haku. Maszty s najatwiejsze w montau, ale mao stabilne. Wycig wiertniczy

Wycig jest to jeden z gwnych podzespow wiertnicy sucy do: wycigania i zapuszczania rur wiertniczych (puczkowych i okadzinowych), podtrzymywania przewodu wiertniczego w otworze, popuszczania przewodu wiertniczego w miar pogbiania otworu.


42

Ponadto za pomoc wycigu mona: podnosi wieomaszt do pooenia pionowego, przekazywa obroty na st wiertniczy, skrca i rozkrca rury wiertnicze, podciga cikie przedmioty w poblie otworu wiertniczego itp.

Do gwnych elementw wycigu (rys. 34) nale: kadub wycigu z ram, bben wielokrkowy, wa poredniczcy, wa odbierajcy, hamulec bbna, ukad smarowania i osony. W spawanej konstrukcji kaduba wycigu zamontowane s: bben wielokrkowy wraz z tamami hamulcowymi, wa poredniczcy oraz wa odbierajcy wycigu. Moment obrotowy ze skrzyni napdowej przenoszony jest na wa odbierajcy acuchami przez koa acuchowe z = 34 lub z = 40 w zalenoci od potrzeby. Na wale tym s dwa sprzga pneumatyczne, umoliwiajce przeniesienie napdu na koa z = 35 i z = 29 oraz koo z = 30. Z wau poredniczcego moment obrotowy przekazywany jest na bben wielokrkowy acuchem przez koa z = 34 i z = 51. Wa ten rwnie umoliwia przenoszenie napdu na przystawk poredniczc napdu stou obrotowego koem z = 27, po uprzednim wczeniu sprzga zbatego. Bben wielokrkowy otrzymuje napd po wczeniu podwjnego sprzga pneumatycznego 8. Bben ma dwa wiece hamulcowe chodzone wod. Zasilanie ukadu chodzenia odbywa si za pomoc gowicy usytuowanej w osi bbna. Bben ma dwutamowy hamulec, a niezalenie od tego wa bbna wielokrkowego przystosowany jest do poczenia za pomoc sprzga kowego z hamulcem hydraulicznym. Koo acuchowe z = 29 na wale odbierajcym napdza pompk hydrauliczn, doprowadzajc pod odpowiednim cinieniem olej do poszczeglnych punktw smarowania. Sterowanie sprzgami powietrznymi wycigu odbywa si z pulpitu przy stanowisku wiertacza.

Hamulce wycigw umoliwiaj opuszczanie rur wiertniczych z dan prdkoci oraz zatrzymanie rur wiertniczych na cile okrelonej wysokoci. W wiertnicach stosuje si hamulce tamowe jako gwne oraz dodatkowe: hydrauliczne lub elektrodynamiczne. Hamulec tamowy stosuje si przy popuszczaniu rur wiertniczych lub przy ich zatrzymywaniu, a hamulec dodatkowy przy opuszczaniu rur wiertniczych na znaczne gbokoci.

1 kadub wycigu 2 bben wielokrkowy 3 tama hamulcowa 4 wa poredniczcy 5 wa odbierajcy 6 sprzgo pneumatyczne 7 sprzgo zbate 8 sprzgo pneumatyczne

podwjne 9 sprzgo kowe 10 hamulec hydrauliczny

Rys. 34. Schemat kinematyczny wycigu [5, s. 54]


43

1 wa 2 bben 3 wiece hamulcowe 4 bben pomocniczy 5 instalacja chodzenia Wodnego hamulcw

Rys. 35. Bben wiertnicy ZIF 1200 A [5, s. 130]

Obecne konstrukcje wycigw wiertniczych przeznaczonych do wiercenia gbokich otworw o zakresie od 4500 do 7600 m, charakteryzuj si zwikszon moc napdow od 1500 do 2200 kW oraz du niezawodnoci pracy. Obroty uzyskuje si za pomoc przekadni planetarnych. Nowsze typy wycigw maj od 4 do 8 prdkoci wycigowych, jedn lub dwie prdkoci wsteczne i 2 4 prdkoci stou wiertniczego.

Uzbrojenie wie, wieomasztw, trjnogw

Wiee wiertnicze, wieomaszty, maszty i trjnogi uzbrojone s w wielokrek wiertniczy, ktry skada si z czci staej umieszczonej na koronie wiey tzw. wielokrek stay oraz z czci ruchomej wiszcej w wiey na olinowaniu tzw. wielokrek ruchomy. Wielokrek jest to zesp krkw linowych, ruchomych i nieruchomych, na ktrych jest owinita lina wielokrkowa. Wielokrek stay grny stanowi zesp krkw linowych uoyskowanych na belkach podkoronowych wiey lub wieomasztu. Ze wzgldu na ukad uoyskowanych krkw wielokrki dzielimy na jednoosiowe i wieloosiowe. W ukadzie pierwszym wszystkie krki s umieszczone na jednej osi. Wielokrek ruchomy skada si z korpusu wykonanego ze stalowej blachy, wewntrz ktrego znajduj si krki umieszczone na osi. Dolna cz korpusu ma ksztat umoliwiajcy poczenie go z hakiem. Niektre wielokrki ruchome wykonywane s cznie z hakiem wiertniczym, przez co skraca si oglna dugo ukadu wielokrek ruchomy hak.

Dziki zastosowaniu wielokrka moemy podnosi i opuszcza bardzo due ciary (100 T i wicej ) przy wielokrotnie mniejszej sile wystpujcej w linie nawinitej na bbnie wycigu, Rwnie moc silnika napdowego moe by mniejsza wskutek zmniejszania prdkoci podnoszenia i opuszczania ciaru.

Przy wierceniu pytkich otworw, gdzie do manipulacji rurami okadzinowymi stosuje si trjng, wystarczy jeeli na szczycie trjnoga znajduje si pojedynczy krek linowy. Im wikszy ciar ma by podnoszony na haku wiertniczym, tym wiksza ilo krkw powinna si znajdowa na staej i ruchomej czci wielokrka.


44

Rys. 36. Krek pojedynczy ruchomy [5, s. 31] Rys. 37. Wielokrek dolny ruchomy

[5, s. 32]

1 krki 2 o 3 rama 4 blachy kaduba 5 kostki dystansowe 6 ruby 7 krek pomocniczy

Rys. 38. Wielokrek stay (wieloosiowy) [5, s. 31]


45

Hak wiertniczy Hak wiertniczy umoliwia zawieszenie na wielokrku ruchomym gowicy puczkowej

lub zawiesi elewatorowych. Moe on by wykonany jako osobny element lub razem z wielokrkiem ruchomym jako cao. Hak skada si z czci staej i ruchomej. Cz staa to obudowa 2 z oyskiem i chomto 1 osadzone na sworzniach 3. Cz ruchoma to kopak 5, trzpie gowicy 6, hak 7, zapadka gwna 8, zapadki boczne na zawiesia 9, spryna 10 i haki boczne 11. Hak obraca si dziki oysku 4, ale mona go unieruchomi w okrelonej pozycji, np. po zawieszeniu gowicy puczkowej. Spryna uatwia rozkrcanie pasa rur puczkowych przez podnoszenie go w miar rozkrcania.

W czasie wiercenia wisi na haku gowica puczkowa, a przy wyciganiu przewodu uywa si elewatora zawieszonego na chomtach 1 na haku wiertniczym 2, przy ruchomej czci wielokrka. Hak wiertniczy przedstawiony na rysunku 39 skada si z zakrzywionego haka gwnego 2 z zapadk zabezpieczajc 3 i dwch mniejszych hakw bocznych 4. Sworze haka mieci si w pochwie zamknitej nakrtk opierajc si o podwjn spryn. Pochwa spoczywa w oysku kulkowym, ktre umoliwia swobodne obracanie si haka z ciarem przy nieruchomej czci grnej. Na haku 2 grnym w czasie wiercenia zawiesza si chomto 5 gowicy puczkowej, a na hakach bocznych 4 po jednym chomcie 1 na elewator.

Haki wiertnicze powinny odznacza si wytrzyma konstrukcj i umoliwia podniesienie najciszej kolumny rur okadzinowych lub przewodu wiertniczego. Haki wiertnicze dzieli si, w zalenoci od zdolnoci udwigu, na lekkie i redniej wielkoci od 250 do 4000 kN oraz haki cikie, uywane w wiertnicach przeznaczonych do wiercenia supergbokich otworw, o zdolnoci udwigu okoo 10 000 kN. Wedug konstrukcji haki wiertnicze dzieli si na jedno-, dwu- i trojrone. Dla wiertnic stoowych z zasady stosuje si haki trojrone umoliwiajce jednoczesne podwieszenie elewatora na zawiesiach oraz wieszaka gowicy puczkowej.

1 chomto 2 obudowa z

oyskiem 3 sworze chomta 4 oysko 5 kopak 6 trzpie gowicy 7 hak 8 zapadka gwna 9 zapadki boczne 10 spryna 11 haki boczne

Rys. 39. Hak wiertniczy [5, s. 64] Rys. 40. Hak wiertniczy z hakiem [5, s. 64]


46

Systemy olinowania Obcienia, jakie wystpuj przy zapuszczaniu i wyciganiu przewodu wiertniczego

oraz rur okadzinowych, wahaj si w szerokich granicach. Pocztkowo przy maej gbokoci otworu obcienia wystpujce w czasie zapuszczania i wycigania przewodu wiertniczego s rzdu kilku kiloniutonw, ale ze wzrostem gbokoci otworu rosn do kilkudziesiciu kiloniutonw. Natomiast obcienia wystpujce przy zapuszczaniu kolumny rur okadzinowych wynosz ju kilkaset i wicej kiloniutonw. Tak duych si nie rozwijaj wycigi wiertnicze, gdy ich udwig nie przekracza kilkunastu kiloniutonw. Dlatego te przy wierceniu otworw do wikszych gbokoci posugujemy si systemem olinowania, ktry pozwala na kilkakrotne zwikszenie siy rozwijanej przez bben wycigu. Dzieje si to kosztem prdkoci. Prdko liny nawijanej na bben jest tyle razy wiksza od prdkoci przesuwania si haka, ile razy sia na haku jest wiksza od siy w kocu liny nawijanej na bben.

W skad systemu olinowania wchodz: lina stalowa, wielokrek nieruchomy grny, wielokrek ruchomy dolny, hak.

Systemem olinowania nazywamy poczenie wielokrka grnego i dolnego lin wiertnicz. System olinowania oznacza si liczb krkw wielokrka grnego oraz liczb krkw wielokrka dolnego. Na przykad system olinowania 3 x 2 oznacza, e olinowanie skada si z trzech krkw wielokrka grnego i dwch krkw wielokrka dolnego osnutych lin. Odcinki lin midzy krkami nazywaj si strunami olinowania, koniec liny nawijanej na bben nazywa si ruchomym (przybbnowym) kocem liny, a koniec liny umocowany do korony wiey albo do obudowy wielokrka dolnego lub do podbudowy nazywa si martwym kocem liny.

Rys. 41. Schematy olinowania: a) umocowanie martwego koca liny do korony wiey, b) umocowanie

martwego koca liny na wielokrku ruchomym, c) umocowanie martwego koca liny do podbudowy, cw ciarowskaz [5, s. 131]

W przypadku umocowania martwego koca liny do korony wiey warto siy

rozcigajcej lin oblicza si z wzoru:

P = n

Q2

h1 [ N ]

gdzie: P sia rozcigajca lin [N], Q ciar zawieszony na haku [N],


47

n liczba krkw wielokrka dolnego, h wspczynnik systemu olinowania wynoszcy 0,9.

W przypadku umocowania martwego koca liny do obudowy wielokrka dolnego

warto siy rozcigajcej lin oblicza si z wzoru:

P = 12 +n

Q h1 [N]

System olinowania dla gbokich wierce W zalenoci od typu wiertnicy i gbokoci wiercenia stosuje si sposb olinowania

4 x 5; 5 x 6; 6 x 7. Najczciej stosowanym systemem olinowania przy wierceniu gbokich otworw, obok prostego, jest system krzyowy, ktry przedstawia si nastpujco: lina z bbna wycigowego 7 opasuje krek grny 4, schodzi na krek dolny II, dalej na krek grny 2 i kolejno na dolny IV, grny 3, dolny III, grny 5, dolny I, grny 1, dolny V, grny 6 i na d do urzdzenia mocujcego martwy koniec liny 8 pod podbudow.

1, 2, 3, 4, 5, 6 krki grne I, II, III, IV, V krki dolne 7 bben z lin 8 mocowanie martwego koca liny do podbudowy

Rys. 42. Schemat olinowania krzyowego [5, s. 65]

Prosty system olinowania polega na nawijaniu liny na kolejne krki raz na grnym wielokrku, raz na dolnym. Na bbnie nawija si 8 10 zwojw liny, ktre stanowi martwy zapas. Na przykad dla 41 metrowej wiey przy olinowaniu 4 x 5 dugo liny wynosi okoo 450 m, przy olinowaniu 5 x 6 570 m. Dla 53-metrowej wiey przy olinowaniu 6 x 7 dugo liny wynosi do 850 m.

Schemat olinowania czci staej i ruchomej wielokrka przedstawia rysunek 43. Lina 1 wielokrkowa przechodzi z bbna wiertniczego 2, na krki staej 3 i ruchomej 4 czci wielokrka. Drugim kocem lina jest zamocowana przy podbudowie 5 wiey wiertniczej w punkcie 6. Powyej tego punktu w wiey jest zawieszony na dolnym tzw. martwym kocu liny 7 przyrzd 8 zwany przekanikiem cinienia ciarowskazu, wskazujcy zmiany obcienia wielokrka.

Wielko siy P potrzebnej do podniesienia ciaru Q wiszcego na haku wiertniczym przy uyciu tego wielokrka oblicza si ze wzoru:

P = Q ( )11

--

n

n

bbb

gdzie: b wspczynnik oporu krka, n ilo lin roboczych wielokrka.


48

1 lina wielokrkowa 2 bben wiertnicy 3 krki wielokrka staego 4 wielokrek ruchomy 5 podbudowa wiey wiertniczej 6 uchwyt linowy 7 martwy (nieruchomy) koniec liny 8 ciarowskaz

Rys. 43. Schemat olinowania wielokrka [9, s. 27] Stoy obrotowe

St obrotowy suy do obracania przewodu wiertniczego za pomoc systemu wkadw i graniatki oraz podchwycenia przewodu wiertniczego przy jego zapuszczaniu albo wyciganiu, jak rwnie do odkrcania i zakrcania rur puczkowych (rys. 44). Poza tym przy rurowaniu otworu suy on do uchwycenia rur okadzinowych, a take do ich skrcania. St obrotowy powinien zapewnia waciw prdko obrotow przewodu wiertniczego, atwo zmienia kierunek obrotw, a jego wytrzymao na obcienie powinna by wysza ni masa najciszej kolumny rur wiertniczych.

Obecnie dla wiercenia gbokich i bardzo gbokich otworw stosuje si stoy obrotowe obliczone na statyczne obcienie od 3500 do 6500 kN. Przeloty tych stow wynosz od 520 do 940 mm. Napd stou umoliwia uzyskanie liczby obrotw od 30 do 300 obr/min. Dla okrelenia mocy potrzebnej do napdu stou obrotowego i wycigu wiertniczego mona przy grupowym napdzie zespow wiertnicy wychodzi z dwch nastpujcych warunkw. Dla wiertnic stoowych przeznaczonych do wiercenia otworw o nieduej gbokoci, konieczn moc okrela si wychodzc z mocy potrzebnej do napdu stou obrotowego. Dla wiertnic typu cikiego, przeznaczonych do wykonywania gbokich otworw, moc napdow stou obrotowego okrela si z warunku podnoszenia i zapuszczania cikich kolumn rur puczkowych i okadzinowych przy prdkoci podnoszenia nie niszej ni 0,152 m/s.


49

1 silnik 2 skrzynia biegw 3 wa Cardana 4 st obrotowy 5 otwr wiertniczy 6 wcigarka 7 przyrzd wiertniczy 8 krek stay 9 krek ruchomy 10 okrtka

Rys. 44. Schemat urzdzenia wiertniczego ze stoem obrotowym [5, s. 51]

Typowy st obrotowy (rys. 45) skada si z trzech zasadniczych elementw: staliwnego kaduba 1, wirnika stou 7 i wau napdzajcego 9. Wirnik obraca si na gwnym oysku oporowym 2 pomocniczym 4, za porednictwem zbatego koa wiecowego 3, wsppracujcego z koem zbatym 8 osadzonym na wale. Na drugim kocu wau znajduje si podwjne koo acuchowe 11, na rodku wau za koo zbate zapadkowe 10, suce do unieruchomienia stou. Wa osadzony jest na dwch oyskach barykowych. Wszystkie oyska pracuj w kpieli olejowej. W osi wirnika znajduje si otwr przelotowy na wider i rury, w ktrym umieszczone s dwudzielne wkady. Wntrze skrzyni wypenionej olejem zabezpieczone jest przed przedostaniem si puczki poprzez dysk 5 oraz specjalne labiryntowe uszczelnienie stou 6. St napdzany jest silnikami wiertnicy poprzez skrzyni przekadniow wprost lub poprzez wycig. Niekiedy w trudnych warunkach wiercenia gbokiego otworu stosuje si napd indywidualny stou.

1 kadub 2 oysko oporowe 3 wieniec zbaty 4 oysko pomocnicze 5 dysk 6 uszczelnienie labiryntowe 7 wirnik stou 8 koo zbate 9 wa napdzajcy 10 koo zbate zapadkowe 11 koo acuchowe

Rys. 45. St obrotowy [6, s. 67] Wrzeciona

Do przekazywania obrotw z silnika poprzez skrzyni biegw na przewd wiertniczy su oprcz stow obrotowych rwnie wrzeciona (rys. 46).

W zalenoci od konstrukcji wiertnicy przekazywanie obrotw z wrzeciona na przewd wiertniczy moe nastpowa za pomoc rury wrzecionowej i w tym przypadku wrzeciono jest


50

wyposaone w dwa zaciski: zacisk grny i dolny, albo za pomoc graniatki i w tym przypadku zamiast zaciskw do prowadzenia graniatki stosuje si odpowiednie wkady.

Poniszy rysunek przedstawia konstrukcj wrzeciona wiertnicy ZIF-1200A. Obudow wrzeciona stanowi kadub 1, w ktrym na oyskach tocznych 6 i 7 umieszczone jest stokowe koo zbate 2, przekazujce obroty na drugie stokowe koo zbate 3 umieszczone na tulei 4 i umocowane dwoma klinami 5. W tulei 4 znajduje si szecioktny otwr, w ktrym umieszczone jest wrzeciono 8, obracajce si wraz z tulej. Wrzeciono moe si przesuwa w tulei do gry i w d dziki podnonikom hydraulicznym 9 umieszczonym po obu stronach wrzeciona.

1 kadub 2, 3 koa zbate stokowe 4 tuleja 5 kliny 6, 7 oyska toczne 8 wrzeciono 9 podnonik hydrauliczny

Rys. 46. Wrzeciono wiertnicy ZIF 1200A [56, s. 135] Gowica puczkowa

Gowica puczkowa jest to urzdzenie ktrego zadaniem jest doprowadzenie puczki wiertniczej do obracajcego si przewodu wiertniczego (rys. 47).

Wytrzymao gowicy musi by wiksza od wytrzymaoci przewodu wiertniczego z ni poczonego, a jej przelot powinien gwarantowa przepyw dostatecznej iloci puczki. Przy wierceniu pytkich otworw, a wic gdy masa przewodu wiertniczego wraz z przyrzdem wiertniczym nie jest dua, stosowane s gowice dawicowe z oyskiem lizgowym. Skada si ona (rys. 47) z nastpujcych czci: staliwnego korpusu 1 zakoczonego gwintem przeznaczonym do poczenia z rurami puczkowymi oraz krtkiego odcinka rury 2, na ktry nakrcone jest kolano 3 wraz z kocwk 4, przeznaczon do naoenia wa puczkowego. W dolnej czci wewntrz korpusu znajduj si dwa lizgowe piercienie z brzu 7, a ponad nimi jest uszczelka 8 cinita muf 9 i nakrtk 5, nakrcon na korpus 1. W miar zuycia uszczelki dokrca si nakrtk 5, ktra jest zabezpieczona przed samoodkrceniem si za pomoc przeciwnakrtki 6. W gumowy umocowany jest na kocwce 4 za pomoc odpowiednich objemek skrconych rubami.


51

1 korpus 2 krtki odcinek rury 3 kolano 4 kocwka na w 5 nakrtka 6 przeciwnakrtka 7 piercienie lizgowe brzowe 8 uszczelka 9 mufa

Rys. 47. Gowica dawicowa [5, s. 135]

Gowica puczkowa (rys. 48) stosowana przy wierceniach otworw gbszych rni si od poprzedniej tym, e skada si z dwch zasadniczych czci: nie obracajcej si poczonej z hakiem wiertniczym i obracajcej si poczonej z kolumn rur puczkowych. W celu zmniejszenia tarcia midzy czci obracajc si i nieruchom umieszczone s oporowo oyska kulkowe. Skada si ona z korpusu 1, krtkiego odcinka rury 2, uszczelki 3, nakrtki 4, chomta 5 i dwch oysk oporowych 6 i 7.

1 korpus 2 odcinek rury 3 uszczelka 4 nakrtka 5 chomto 6, 7 oyska oporowe

Rys. 48. Gowica puczkowa [5, s. 137]


52

W ostatnich latach konstrukcje gowic puczkowych zmieniy si z wolnoobrotowych, majcych oyska nieduych wymiarw i o maym udwigu, do gowic typu cikiego z oyskami duych wymiarw. Oprcz ulepszenia oysk znacznie przeduono ywotno tulei puczkowych przez ich nawglenie i cementacj oraz napawanie twardym spiekiem zewntrznej powierzchni na odcinku uszczelnienia dawikowego. Pompy puczkowe

Pompy puczkowe su do uzyskania krenia puczki w otworze przy wymaganym cinieniu i okrelonym strumieniu objtoci. Przy wierceniu stoowym uywa si dwu- i trzycylindrowych pomp puczkowych tokowych podwjnego dziaania

Dobr wielkoci i mocy pompy puczkowej, jak naley montowa na wiertni, okrela si strumieniem objtoci przetaczanej puczki przy maksymalnym cinieniu wymaganym w czasie wiercenia otworu. Naley uwzgldni strumie objtoci puczki zapewniajcy wymagan prdko przepywu w przestrzeni piercieniowej midzy cian otworu a rurami puczkowymi. Konieczno efektywnego oczyszczenie dna otworu strumieniem wypywajcej z dysz puczki i usunicia zwiercin, okruchw urobku i osadu iowego z dna otworu, jest gwnym czynnikiem przy okreleniu wydajnoci pomp puczkowych, podczas gdy prdko przepywu strumienia puczki w przestrzeni piercieniowej jest drugorzdnym, jednak bardzo wanym czynnikiem.

Pompy puczkowe mog by eksploatowane przy indywidualnym lub grupowym napdzie. Toczenie puczki do otworu moe odbywa si jedn pomp lub dwiema pompami przy rwnolegym lub szeregowym poczeniu. Na wspczynnik napeniania pomp wykazuje duy wpyw poziom pynu w zbiorniku sscym. Przy pracy pomp puczkowych pod zalaniem tj. gdy poziom pynu w zbiorniku puczkowym znajduje si powyej zaworw sscych o 1,2 m, mona uzyska wspczynnik napenienia bliski jednoci.

rednica rurocigu sscego przy wydajnociach pompy od 40 do 57 l/s nie powinna wynosi mniej ni 254 mm, a przy wydajnociach od 25 do 40 l/s powinna wynosi 203 mm. Rurocig toczcy od pompy do stojaka puczkowego powinien by poprowadzony moliwie w linii prostej aby unikn wibracji, i udarw. Spawane i konierzowe poczenia rurocigu toczcego, jako mniej podlegajce wymywaniu i przeciekom, s bardziej zalecane ni poczenia gwintowe.

Do pukania otworw wiertniczych maorednicowych uywa poziomych pomp tokowych dwustronnego dziaania (rys. 49). Pompa tokowa pracuje na zasadzie wyciskania pod cinieniem pynu z cylindra za pomoc toka. Dwustronne jej dziaanie polega na tym, e po jednej stronie toka w cylindrze pyn jest toczony, a po drugiej w tym samym czasie zasysany.

Przy wierceniach normalnorednicowych stosuje si najczciej pompy puczkowe transmisyjne, dwucylindrowe, obustronnie dziaajce.

Rys. 49. Pompa puczkowa tokowa PPT [13]


53

4.3.2. Pytania sprawdzajce

Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste przygotowany do wykonania wicze. 1. Jakie znasz gwne elementy wiertnic? 2. Jak zbudowane s maszty? 3. Do czego suy wycig wiertniczy? 4. Z jakich elementw skada si hak wiertniczy? 5. Jakie elementy wchodz w skad systemu olinowania? 6. Od czego zaley sia rozcigajca lin? 7. W jaki sposb napdzany jest st wiertnicy? 8. Do czego suy wrzeciono? 9. Jakie zadanie spenia gowica puczkowa? 10. Jakie znasz rodzaje pomp pracujce na wiertni? 4.3.3. wiczenia wiczenie 1

Wykonaj podwieszenie haka wiertniczego.


1) przygotowa stanowisko do wykonania wiczenia, 2) dobra elementy systemu olinowania, 3) poczy grny i dolny krek lin wiertnicz, 4) umocowa martwy koniec liny, 5) zawiesi hak wiertniczy, 6) zademonstrowa wykonane wiczenie.

Wyposaenie stanowiska pracy: - model wiey wiertniczej, - wielokrki nieruchomy grny i ruchomy dolny, - hak wiertniczy, - lina stalowa. - literatura z rozdziau 6 poradnika dla ucznia. wiczenie 2

Na podstawie rysunku stou obrotowego wiertnicy, nazwij jego czci i scharakteryzuj sposb jego napdu.


1) przygotowa stanowisko do wykonania wiczenia, 2) odnale w materiaach dydaktycznych rysunek stou, 3) nazwa jego zasadnicze elementy, 4) scharakteryzowa przeniesienie obrotw od silnika, 5) zaprezentowa wykonane wiczenie.


54

Wyposaenie stanowiska pracy: - rysunek stou wiertnicy, - DTR wiertnic, - literatura wskazana przez nauczyciela. 4.3.4. Sprawdzian postpw

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) nazwa gwne elementy wiertnicy? 2) okreli przeznaczenie gwnych elementw wiertnicy? 3) scharakteryzowa budow elementw wiertnicy? 4) okreli przeznaczenie pomp na wiertni?


55

4.4. Dodatkowe urzdzenia wiertnicze 4.4.1. Materia nauczania

Do manewrowania przewodami wiertniczymi oraz widrami w czasie wiercenia stosuje

si odpowiednie narzdzia i przyrzdy. Dodatkowymi urzdzeniami wiertniczymi uywanymi podczas wierce s wielokrki, okrtki, haki, elewatory, kliny, klucze do skrcania erdzi w czasie ich zapuszczania lub wycigania, klucze do obracania erdzi w czasie wiercenia. Przewd wiertniczy zawieszony jest na linie stalowej, ktra przechodzi przez jeden krek linowy lub przez ukad wielokrkw podczas wiercenia gbszych otworw i podnoszenia wikszych ciarw.

Okrtki s to przyrzdy pomocnicze obrotowe suce do zawieszania przewodu wiertniczego (rys. 50). Okrtk erdziow nakrca si na czop erdzi, a ucho u gry suy do zawieszenia jej na haku wiertniczym. Okrtka posiada oysko kulkowe, dziki ktremu moe si obraca.

a) b) c) d) e)

Rys. 50. Przyrzdy wiertnicze: a) hak okrtny, b) objemki rubowe, c) okrtka erdziowa, d) okrtka do rur

puczkowych, e) elewator erdziowy [11, s. 205]

Rury puczkowe zapuszcza si na okrtce do rur puczkowych, ktre zawieszane s na linie za pomoc obrotowego uchwytu. W czopie trzonu okrtki znajduje si otwr sucy do odprowadzania powietrza z przykrcanych do okrtki rur puczkowych w czasie zapuszczania i wycigania ich z otworu. Przedstawione przyrzdy su do wierce maorednicowych i normalnorednicowych.

Do podwieszania kolumny rur przy wierceniach maorednicowych uywa si ciskw o rnych zakresach rednic (rys. 51).

a) b)

Rys. 51. ciski do rur okadzinowych: a) o rednicy 6089 mm, b) o rednicy ponad 168 mm [11, s. 352]


56

Przy wierceniu normalnorednicowym i wielkorednicowym oraz przy duych obcieniach jako zabezpieczenie stosowane s te ciski wieloczonowe (rys. 52).

Rys. 52. ciski wieloczonowe [9, s. 113]

Elewatory natomiast su do manipulacji rurami: zawieszania przewodu wiertniczego, wycigania erdzi, uchwycenia i przytrzymania rur puczkowych w czasie ich zapuszczania lub wycigania oraz do zapuszczania rur puczkowych (rys. 53). Elewator obejmuje i chwyta rur puczkow bezporednio pod zwornikiem lub muf. Do chwytania rur su szczki. Elewator przed samoczynnym otwarciem szczk zabezpieczony jest w automatyczny zatrzask z zapadk.

1 kadub 2 szczka 3 zapadka 4 sworze zapadki 5 sworze szczki 6 spryna 7 koek walcowy zapadki 8 koek walcowy szczki 9 ruba 10 zawleczka

Rys. 53. Elewator do rur okadzinowych [3, s.80]

Przy przechwyceniu i uwolnieniu rur puczkowych przy ich podnoszeniu oraz zapuszczaniu rur puczkowych w praktyce wiertniczej stosuje si dwa elewatory (rys. 53). Jeden jest powieszony na wieszakach na haku wiertniczym, a drugi znajduje si na stole wiertniczym. Po podniesieniu pasa rur drugi elewator jest zamykany pod poczeniem gwintowym kolejnego pasa i utrzymuje pozosta cz kolumny rur puczkowych. Elewator po odkrceniu rur kluczami i odstawieniu ich do wiey zostaje opuszczony w d i ustawiony na stole wiertniczym, a nastpnie po przerzuceniu wieszakw cykl si powtarza.

Ekonomiczniejszym sposobem w porwnaniu do elewatorw jest zastosowanie klinw do rur puczkowych (rys. 53). Su one do podtrzymywania rur na stole wiertniczym, na ktrym wpuszczane s w stoek do stou. Przy ich zastosowaniu nie przerzuca si ju wieszakw, przez co skraca si czas trwania cyklu zapuszczania i wycigania rur puczkowych.


57

a) c)

b)

Rys. 54. Kliny do rur puczkowych: a) otwarte, b) wieloczonowe, c) pneumatyczne [9, s. 112] Klucze maszynowe (rys. 55, 56) su do skrcania i odkrcania pocze gwintowych

rur puczkowych lub do obracania przewodu w czasie wierce maorednicowych i normalnorednicowych.

Rys. 55. Klucz pokrtny: 1, 2 powki klucza, 3 sworze, 4 ruba dociskowa [11, s. 204]

Do skrcania i rozkrcania pasw rur puczkowych oraz narzdzi stosuje s

Documents

Maszyny i użądzenia wiertnicze.pdf