UREĐAJI ZA ROTACIJU BUŠAĆEG PRIBORA

UVOD

Uređaji za rotaciju bušaćeg pribora su

namenjeni da izvrše sledeće funkcije:

- Prenos obrtnog momenta od pogonskog

motora na radnu šipku, a preko nje i kolone

bušaćih šipki na radni organ (dleto) bušaćeg

pribora (brzina rotacije 30 - 350 o/min)

- Zadržavanje kolone bušaćeg pribora ili

zaštitnih cevi u nepokretnom (visećem)

položaju pomoću klinova ili elevatora koji se

postavljaju u otvor stola;

• Obezbedjenje normalnog prolaza pribora za

merenje i remont bušotine;

- Prima reaktivni obrtni moment pribušenju

dubinskim motorima.

Klasično tehničko rešenje čine dve celine:

rotacioni sto i isplačna glava.

Rotacioni sto

Rotacioni stolovi se klasifikuju prema: - tehnološkim karakteristikama:

- Prečnik prolaznog otvora, - Snaga, - Statičko opterećenje - Dinamička nosivost (glavnog ležaja).

- konstruktivnim karakteristikama:

- nepokretni, pokretni (u vertikalnom pravcu) u odnosu na usta bušotine;

- načinu pogona: - od dizaličnog mehanizma, reduktora ili posebnog motora;

- vrsti prenosnika:

- sa lančastim, kardanskim, zupčastim prenosnikom, itd.

U principu rotacioni stolovi su jednostepeni reduktori . .

Veza - Rotacioni sto - Pogonski uložak - Pogonski klin - Sigurnosni prelazni komad

(klin) radne šipke - Radna šipka

Uprošćena šema rotacionog stola

1 – blok stola ispunjen uljem za podmazivanje 2 – lančanik 3,7 – ležajevi ulaznog vratila 4 – glavni aksijalni ležaj 5 – pomoćni aksijalni ležaj

6 – ulazno vratilo 8 – mali (pogonski) zupčanik 9 – veliki (glavni) zupčanik 10 – stezači 11 – ulošci 12 – ručica za uključivanje u rad stola

Vertikalno vratilo je izvedeno u obliku cilindara kroz koje prolazi bušaći pribor (radna šipka).

1. Ploča,

2. Telo rotora,

3. Glavni ležaj,

4. Čaura,

5. Uređaj za

stezanje, 6. Vratilo sa

zupčanikom,

7. Cilindar,

8. Ležaj,

9. Lančanik,

10. Uređaj za

zaustavljanje

Rotacioni sto

Glavni oslonac-donji; Sa konusnim osloncima

Kinematička shema rotacionih stolova

Sa konusnim zupčanikom dole Sa radijalnim i kliznim ležajevima

Prenosni odnos zupčastog para 2,5 do 5; modul 12 do 16 mm; Računski vek ležajeva minimalno 10.000 sati

Pogonski klinovi (Kelly bushing) sa valjcima - prenos obrtnog momenta na radnu šipku uz istovremenu

mogućnost aksijalnog pomeranja bušaćeg pribora

Gornji deo kućišta (2) je kvadratnog profila sa prelazom u konus, na donjem delu. Na ovaj način

je obezbeđeno lako i brzo centriranje klina. Valjci (1) su smešteni u telo klina a rastojanje, između

valjaka, se podešava pomeranjem mesta oslanjanja ležajeva.

1. Valjak,

2. Kućište,

3. Razdvojni segment,

4. Poklopac,

5. Zglobna veza

Pogonski klin radne šipke

Dimenzija rotacionog stola

a – otvor rotacionog stola (uzdužni i poprečni presek) b – kvadratni pogonski uložak (uzdužni i poprečni presek)

Osnovni radni parametri rotacionog stola zavise od karakteristika bušaćeg pribora i tehnoloških zahteva koji se postavljaju pred postrojenje za bušenje: - prečnik prolaznog otvora; - dopušteno statičko opterećenje; - broj obrtaja; -snaga.

Prečnik prolaznog otvora na telu rotora se definiše izrazom:

Dopuštena statička nosivost rotacionog stola je:

Gde je: Co - statička moć nošenja aksijalnog ležaja Fst – statička nosivost rotacionog stola.

DD-prečnik dleta; δ-zazor koji obezbeđuje slobodan prolaz dleta (30-50mm).

D = DD +

Broj obrtaja se definiše prema tehnološkim zahtevima bušenja. To je najčešće promenjiva vrednost, a promena brzine se ostvaruje promenom prenosnog odnosa lančanika u sistemu za prenos snage.

Međuvrednosti broja obrtaja se definišu izrazom:

gde su:

ni broj obrtaja pri i-tom prenosnom odnosu;

ni-1- broj obrtaja pri i-1-om prenosnom odnosu;

- pokazatelj geometrijskog reda;

- opseg regulisanja.

Snaga koju rotacioni sto predaje radnoj bušaćoj šipki je:

Snaga potrebna za rotaciju bušaćih šipki zavisi od dubine bušenja, gustine isplake i zakrivljenosti kanala bušotine. Najčešće se definiše eksperimentalno i to za svakih 1000m bušaćeg pribora. Za gustinu isplake n = 1200 kg/m3, zakrivljenost kanala 3-5° i broj obrtaja n = 100 o/min snaga Pš

iznosi: 8,8 kW (114 mm); 10,9 kW (127 mm) 13,6 kW (141 mm) 19,1 kW (168 mm)

Snaga, potrebna za rotaciju dleta:

Pš-snaga potrebna za rotaciju bušaćih šipki; PD-snaga potrebna za rotaciju dleta; η-stepen iskorišćenja prenosa snage.

D – koeficijent otpora dleta (0,2 – 0,8) Fa - aksijalno opterećenje n – broj obrtaja dleta Rsr – srednji prečnik dleta

Isplačna glava

Isplačna glava (Rotary swivel), obezbeđuje vezu između: sistema sa koturačama-

kuke i bušaćeg alata. Istovremeno, isplačna glava obezbeđuje vezu između

bušaćeg alata i sistema za napajanje fluidom, za ispiranje kanala bušotine.

Konstrukcija isplačne glave mora da obezbedi pouzdan rad u uslovima kada je

izložena:

- aksijalnoj sili (težina bušaćeg pribora);

- dinamičkom opterećenju (uzdužne i poprečne vibracije);

- pulsaciji pritiska u sistemu za napajanje isplakom;

- erozionom habanju protočnih kanala;

- abrazivnom habanju tarućih površina.

Osnovni tehnički zahtevi

• Potpuno sigurna u pogledu čvrstoće – može da primi bez razaranja statička i dinamička opterećenja tokom odgovarajućeg veka trajanja u svim uslovima rada

• Zaptivni sistem proračunat na najveći pritisak isplake, pri svim brzinama obrtanja radne šipke – eliminisana mogućnost prodora isplake u unutrašnjost isplačne glave gde su ležajevi

• Oblik i dimenzije preseka delova za protok fluida moraju imati minimalne hidrauličke gubitk i minimalno habanje od abrazivnih čestica u isplaci

• Brzina isplake najviše 5-6 m/s

• Pouzdano podmazivanje i kontrola nivoa maziva, laka montaža i demontaža, dobro centriranje i podešavanje zaptivača, brza zamena zaptivača i uvodnih cevi u uslovima eksploatacije

• Bez oštrih ivica ili ispusta, a čvrstoća oklopa otporna na sudare u radui pri transportu

Opšti izgled isplačne glave

• Nepokretni deo

– Kućište

– Uređaj za vešanje

– “Guskin vrat”

– Ispunjen uljem za podmazivanje

• Pokretni deo

– Oslanja se na ležajeve

1. Priključak,

2. Poklopac,

3.10. Radijalni ležaj,

4. Kućište,

5. Vreteno,

6,9 Aksijalni ležaj,

7. Čaura,

8. Pločica,

11. Priključna cev,

12. Kačaljka,

13. Paker (Pritisni zaptivač)

14. Poklopac

Gornji uljni zaptivač

Donji uljni zaptivač

Isplačna glava

Osnovni proračunski parametri isplačne glave su: dozvoljeno statičko i dinamičko opterećenje. Dozvoljeno statičko opterećenje je konstantno opterećenje koje isplačna glava može da izdrži, pri stanju mirovanja. Dinamičko opterećenje je nosivost koji glava sme da nosi kada rotira sa 100 /min. Dinamička nosivost zavisi od ugradjenih ležajeva i najčešće je 50-60% od statičke nosivosti. Može se definisati prema dinamičkoj nosivosti ležaja: FD,ig = C/1,9 C – dinamička moć nošenja Nosivost je standardizovana (250, 500, 750, 1000, 1250, 1500, 2000, 3000 kN), za bušaći pribor 60-168 mm.

Veza između isplačne glave i radne bušaće šipke se ostvaruje lako

raskidivim sklopom

Cevovodi za spajanje pokretnog elementa (isplačne glave) i i nepokretnog elementa

(cevovoda kao dela konstrukcije tornja) su gipki, saglasno API, Spec. 7K, normama

sačinjeni od više slojeva :

-unutrašnja cev, guma armirana čeličnom žicom,

-srednji sloj, guma ojačana čeličnom žicom i

-spoljni sloj, ugljeničnim vlaknima armirana guma.

Gipki cevovodi za isplaku

Gipki cevovodi za isplaku

Maksimalni radni pritisak isplačnog fluida zavisi od:

- dubine bušenja,

- gustine isplake,

- otpora kretanju fluida,

- lokalnih otpora, itd.

Prečnik protočnog kanala za isplaku se definiše tako da brzina fluida u njemu

bude optimalna, tj. sa minimalnim gubicima.

Količina fluida mora da bude takva da radna brzina fluida u prstenastom procepu,

između bušaće šipke i kanala bušotine, bude dovoljna da iznese čestice, nastale

nakon razaranja stenskog materijala, sa čela kanala bušotine.

Integrisani sistem za rotaciju bušaćeg pribora (Total Drive System)

Sistem čine: - Pokretni pogonski uređaj uključujući i vođice; - Komandna tabla i pomoćni uređaji za isplaku; - Pogon bušaćih šipki; - Dizel-hidraulički motor; - Opremu za transport.

Pogon bušaćih šipki čine: - reduktor koji uključuje i glavno vratilo; - jedan ili dva hidraulička motora; - držač bušaćih šipki; - siguronosni (BOP) ventil; - elevator.

Integrisani sistem, za rotaciju bušaćeg pribora, direktno prenosi obrtni moment na bušaću šipku. Pogonsku snagu dobija od agregata jednosmerne ili naizmenične struje, kada je u sistemu pogona dizel-električni agregat, odnosno od hidrauličkog motora, kada je u pitanju dizel-hidraulički agregat.

https://www.youtube.com/watch?v=bTMUtMaNm_4 https://www.youtube.com/watch?v=7UfhtA08EL0

Isplačna glava je integrisana sa pogonskim sistemom, a čitav sklop klizi po

vođicama koje su pričvršćene za konstrukciju tornja. Vođice prihvataju reaktivni

obrtni moment pogonskog agregata. Ovi sistemi se montiraju na tornjeve visoke

50 m, a rastojanje od nepokretne koturače do gornjeg položaja pokretne koturače

je dovoljno za pouzdan manevar sa alatom. Poboljšanja su pre svega u činjenici

da su:

- radna šipka i klinovi, za prenos obrtnog momenta na radnu šipku, eliminisani;

- moguće je realizovati veliki obrtni moment;

- uređaj može biti direktno vezan za pokretnu koturaču, preko komada za

povezivanje, čime se smanjuje visina sklopa, i

- smanjeno je opterećenje tornja.

Rotaciona glava je kontrolisana hidraulički pa se elevator može okretati za

360° i podešavati po potrebi.

Osnovne radne karakteristike jednog uređaja za rotaciju bušaćeg pribora, koji je

pogonjen hidrauličkim motorom, su iskazane kroz zavisnosti M=f(n) i P=f(n),

Ove dve zavisnosti su merodavne za izbor uređaja za rotaciju bušaćeg pribora.

Radne krive TDS uređaja

Prednosti, ovako formiranih pogonskih sistema :

- mogućnost bušenja sa sklopom od više bušaćih šipki, čime se potrebe za

spajanjem pribora smanjuju;

- kod bušenja kosih i usmerenih bušotina vreme za kontrolisanje kretanja alata je

smanjeno;

-moguća je rotacija bušaćim alatom i cirkulacija sa isplakom u bilo kojoj tački

bušotine što dovodi do toga da alat retko zaglavljuje;

- raspolaže se sa ugrađenim jednosmernim ventilom, za zatvaranje unutrašnjeg

prostora bušaćih šipki, pa je vreme reagovanja na prodore fluida iz sloja

skraćeno;

- povećana je sigurnost rada i smanjeno je vreme izrade kanala bušotine;