Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
RODZAJE OBCIĄŻEŃ W RURACH OKŁADZINOWYCH.
1) Zgniatanie pod wpływem ciśnienia warstw skalnych oraz pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego wód wgłębnych lub płuczki wiertniczej.
2) Ściskanie przy postawieniu na dnie odwiertu.
3) Ciśnienie wew. przy przetłaczaniu zaczynu cementowego, płuczki lub też przy samoczynnym wypływie ropy lub gazu bądź w czasie zamknięcia odwiertów ropnych lub gazowych o wysokim ciśnieniu.
4) Naprężenia powodowane oddziaływaniem termicznym.
5) Rozciągające - występujące w caliźnie rur oraz połączeniach gwintowych pod wpływem ciężaru własnego rur w czasie ich zapuszczania lub wskutek oporów tarcia przy ich wyciąganiu z otworu wiertniczego.
Na kolumnę rur znajdującą się w płuczce działają siły rozciągające pochodzące od ciężaru kolumny oraz siły ściskające pochodzące od sił wyporu. W wyniku tego zjawiska w kolumnie rur znajdują się tzw. punkty obojętne zwane także punktami zerowymi.
RODZAJE NAPRĘŻEŃ WYSTĘPUJĄCYCH W PRZEWODZIE W TRAKCIE ZAPUSZCZANIA, WYCIĄGANIA I WIERCENIA.
W czasie wiercenia lub przy wyciąganiu kolumny rur płuczkowych występują różne obciążenia, wskutek czego w materiale rur powstają na przemian zmienne naprężenia ściskające, rozciągające, zginające, skręcające. Dlatego też rury płuczkowe są wykonywane z wysokowartościowej stali.
Naprężenia rozciągające pochodzą od ciężaru własnego rur podczas ich zapuszczania lub wyciągania. Przy wyciąganiu naprężenia te rosną na skutek tarcia rur płuczkowych o ścianę otworu, zwłaszcza gdy otwór jest odchylony od pionu.
Wielkość sił rozciągających zwiększa się ze wzrostem głębokości otworu. Największe naprężenia są w materiale pierwszej rury płuczkowej. Często stosuje się kombinowaną kolumnę rur płuczkowych złożoną z 2 sekcji o różnych średnicach aby zwiększyć jej głębokość zapuszczania.
Naprężenia rozciągające zależne są od ciężaru kolumny rur płuczkowych w momencie podnoszenia, hamowania i opuszczania.
Naprężenia ściskające powstają wskutek przenoszenia nacisku wywieranego ciężarem kolumny rur płuczkowych (obciążników) lub jej części na narzędzie wiercące, co powoduje wygięcie dolnej części przewodu. W miarę zwiększania nacisku na świder przewód będzie się giął dotykając ścian otworu – powoduje wzrost momentu zginającego. Naprężenia skręcające powstają zaś przy przenoszeniu obrotów z wiertnicy na koronkę rdzeniową w czasie wiercenia. Wyboczenie rur płuczkowych może powstać wskutek przenoszenia nacisku na narzędzie wiercące, szczególnie w otworze o większej średnicy.
Niepożądane naprężenia mogą wyniknąć z wewnętrznego ciśnienia spowodowanego tłoczoną płuczką, np. w chwili wznawiania krążenia płuczki podczas przychwycenia przewodu wiertniczego przez warstwę skalną. Stąd więc, ze względu na występowanie tych naprężeń, rury płuczkowe są produkowane ze stali o wytrzymałości doraźnej na rozerwanie Rm= 785—882 MPa, walcowane bez szwu.
METODY WYKONYWANIA OTW. Metody wiertnicze dzielimy na klasyczne i na metody niekonwencjonalne, mające mniejsze zastosowanie i będące w stadium prób.
Metody klasyczne dzielimy w zależności od:
– sposobu zwiercania skały na dnie otworu
– rodzaju przewodu wiertniczego
– wielkości średnicy otworu
– sposobu usuwania zwiercin z dna otworu
– siły napędowej używanej do wiercenia i umieszczenia silnika
– kierunku wykonywania otworów
Do głównych czynników wpływających na dobór metody wiercenia należy zaliczyc: -średnice, głębokość, konstrukcje i schemat orurowania otworu, -miejsce i terenowe warunki wiercenia.- rodzaj otworu, -termiczne i geologiczno złozowe warunki wiercenia, -parametry wytrzym. Skał w profilu otworu, -cisnienie górotworu i płynu złozowoego, -rodzaj i typ dostępnych narzedzi wiercących, -zakres rdzeniowania skał i minimalnej średnicy rdzenia, -metody opróbowania skał zbiornikowych, -rodzaj i typ stosowanej płuczki wierniczej.
W zależności od sposobu zwiercania skały na dnie otworu wiertniczego wiercenia można podzielić na udarowe, obrotowe i udarowo-obrotowe lub obrotowo-udarowe. Metody wierceń udarowych można podzielić w zależności od rodzaju przewodu na wiercenia z przewodem linowym i wiercenia z przewodem żerdziowym. Wiercenia udarowe na przewodzie żerdziowym, w zależności od liczby udarów świdra o skałę, można podzielić na wolno- i szybkoudarowe.
W zależności od sposobu usuwania zwiercin z dna i spodu otworu wiercenia udarowe dzielą się na suche lub płuczkowe. W czasie wiercenia suchego zwierciny z dna otworu wiertniczego wydobywa się zawieszoną na linie łyżką, a przy wierceniu płuczkowym zwierciny są usuwane i wynoszone na powierzchnię przez wtłaczaną do otworu płuczkę wiertniczą.
Wiercenia udarowe mogą być ręczne lub mechaniczne, można je podzielić na wiercenia udarowe zwykłe z silnikiem na powierzchni ziemi oraz wiercenia z silnikiem na spodzie, w otworze ponad świdrem. W zależności od częstotliwości udarów świdra o skałę w metodzie udarowej można wyróżnić wiercenia wolnoudarowe lub szybkoudarowe.
Metody wierceń udarowych mogą służyć do wykonywania otworów normalnych o średnicy do 500 mm lub otworów wielkośrednicowych, np. szybów wiertniczych, o średnicy powyżej 500 mm.
Metody wiercenia obrotowego, ze względu na siłę napędową potrzebną do obracania świdra przy wierceniu, dzielą się na wiercenia ręczne obrotowe – okrętne albo wiercenia mechaniczne obrotowe – maszynowe. W metodzie okrętnej przewodem są żerdzie, a w metodach mechanicznych rury płuczkowe.
Przy metodach obrotowych mechanicznych zwierciny usuwane są z dna otworu przez tłoczoną z powierzchni płuczkę wiertniczą, przy metodach udarowych zaś specjalnym przyrządem w kształcie rury zwanym łyżką, która ma umieszczony u dołu zawór. Stąd też wiercenie z płuczką nazywa się mokrym, a bez płuczki — suchym.
W zależności od wielkości średnic wykonywanych otworów wiercenia mechaniczne obrotowe można podzielić na:
— normalnośrednicowe — Rotary — o początkowej średnicy ≤ 500 mm,
— małośrednicowe, zwane czasem małodymensyjnymi, zwykle o początkowej średnicy otworu wynoszącej ≤ 200 mm,
— wielkośrednicowe, zwane wielkodymensyjnymi, przy wykonywaniu otworów (szybów wiertniczych, tuneli) o najmniejszej początkowej średnicy ≤ 500 mm.
W zależności od sposobu otrzymywania próbek z wierceń metody wiertnicze można podzielić na: — wiercenia rdzeniowe i wiercenia pełne, zwane też pełnootworowymi — bezrdzeniowe. Rdzenie można też otrzymywać przy wierceniach w postaci „kawałków" przy odwrotnym krążeniu płuczki (metoda Con-Cor).
Biorąc pod uwagę sposób wprowadzania w ruch obrotowy przewodu wiertniczego (rur płuczkowych), wiercenia mechaniczne można podzielić na: — wiercenia stołowe (Rotary), — wiercenia wrzecionowe.
W zależności od sposobu usuwania próbek skalnych spod świdra przez płuczkę. wiercenia obrotowe można podzielić na: — płuczkowe z prawym krążeniem płuczki wiertniczej, — płuczkowe z odwrotnym krążeniem płuczki wiertniczej.
Jednocześnie płuczkę wiertniczą można stosować w postaci lotnej (powietrze), w postaci płynnej (iłowa, olejowa, wapienna, wodna, skrobiowa itd.) lub w postaci „kombinowanej".
W zależności od miejsca umieszczenia silnika napędowego wiercenia obrotowe mechaniczne można podzielić na: — wiercenia z silnikiem na powierzchni, wiercenia z silnikiem na spodzie otworu wiertniczego, bezpośrednio nad świdrem. Do metod z silnikiem na spodzie otworu wiertniczego można zaliczyć: — wiercenia elektrowiertem, — wiercenia turbowiertem.
W zależności od rodzaju przewodu, na którym zapuszcza się elektrowiert do otworu, można podzielić te wiercenia na:
— wiercenia elektrowiertem rurowym zapuszczanym na rurach płuczkowych, — wiercenia elektrowiertem bezrurowym zapuszczanym na linie. Przy wierceniach turbowiertem, zwanych inaczej wierceniami turbinowymi, zamiast silnika elektrycznego stosuje się turbinę napędzaną płynną płuczką wiertniczą. Wierceniami, w których przewodem wiertniczym są rury płuczkowe, można wykonywać otwory: — normalne — pionowe w dół, kierunkowe — celowo odchylone od pionu pod określonym kątem.
Wiercenia udarowo-obrotowe w zależności od przewagi udarów czy też obrotów przy wierceniu dzielą się na: — udarowo-obrotowe, — obrotowo-udarowe.
Metody niekonwencjonalne dzielą się na: wybuchowe, termiczne, hydrauliczne i elektrofizyczne.
Metoda wrzecionowa: przy tej metodzie stosuje się lekkie wiertnice o róznej konstrukcji umożliwiającej obrot przewodu wiertniczego i jego posów jak również wywieranie nacisku osiowego na narzędzie wiercące za pomocą wrzeciona połączonego z dzwignią mechaniczną lub z urzadzeniem hydraulicznym. Wiertnicze wrzecionowe imozliwiają wiercenie płytkich otworów małośrednicowych (pionowych, ukośnych lub kierunkowych). Stosowana jest głównie w celu rozpoznania przekroju geologicznego, poszukiwania i dokumentowania złóż rud, surowców skalnych oraz przy pracach geofizycznych i sejsmice. Sosowana także w górnictwie podziemnym do wiercenia płytkich małośrednicowych otworów strzałowych
Metoda Stołowa: stosowana przy wierceniu otworów normlano i wielkośrednicowych wiertnicami przewoźnymi lub stabilnymi, umożliwiającymi napęd przewodu wiertniczego w postaci kolumny rur płuczkowych i obciąznikłów, za pomocą stołu wiertniczego korty przekazuje poprzez graniatke moment obrotowy na spód otworu. Można wiercić nawet do 10000m. Przy tej metodzie w zależności od rodzaju skały, warunków tech-geolog oraz ciśnienia płyn złozowego stosowane są róznego rodzaju płuczki ciekłe iłowo-bentonitowe i specjalne o zróżnicowanych parametrach geologicznych jak i również płuczki pianowe i gazowe. Strumień płuczki zapewnia oczyszczanie, chłodzenie i smarowanie narzędzia wiercącego, wynoszenia zwierni na powierzchnie, równoważy ciśnienie złozowe oraz stabilność ścian otworu. Wiertnice stołowe wykorzystywane są róniez do wiercenia otworów wielko średnicowych 600-1500m do celów studziennych.
Z napędem wgłębnym:wyroznia się :turbinową, wiercenia hydraulicznymi silnikami typu naporowego, wiercenia elektrowiertami. W metodzie trubinowej urządzeniem przekazującym moment obrotowy na świder jest wielostopniowa turbina zwana turbowiertem. Wykorzystuje ona ciśnienie strumienia objętości płuczki wywierane pompami płuczkowymi. Napęd hydrauliczny realizowany jest objętościowym silnikiem hydrostatycznym o specjalnej konstrukcji np. Dyna-Drill, Navi-Drill. W silnikach tych znajduje się specjalne wyprofilowany stator z ruchomym rotorem. Ruch rotoru powodowany jest ciśnieniem objętości strumienia przepływającej płuczki. Wewnętrzna częśc statora w celu szczelnienia powierzchni styku rotatorem wypełniona jest specjalnym elastomerem.Na dnie otworu wiertniczego jako napęd wgłębny może byćzastosowany silnik elektryczny o specjalnej konstrukcji. Jako element doprowadzający prąd stosuje się kabel elektryczny lub przewód wiertniczy składający się z rur płuczkowych o specjalnej konstrukcji.
ELEMENTY PRZEWODU WIERTN: TYPY, RODZAJE, RODZAJE POŁĄCZEŃ.
Rury płuczkowe(drill pipe), skręcone z sobą za pośrednictwem złączek i zworników tworzą kolumnę rur płuczkowych. Kolumna ta służy w wierceniu obrotowym do przeniesienia ruchu obrotowego od stołu wiertniczego, umieszczonego na powierzchni, do świdra pracującego na dnie otworu wiertniczego oraz dla doprowadzenia płuczki wiertniczej od pomp płuczkowych, ustawionych na powierzchni, do świdra. W wierceniu turbinowym kolumna rur płuczkowych znajduje się w spoczynku i służy tylko do doprowadzenia płuczki wiertniczej do turbiny turbowiertu. Kolumna rur płuczkowych spełnia również pomocniczą rolę przy robotach mających na celu usunięcie awarii wiertniczej, powstałej w otworze wiertniczym.
Kolumnę rur płuczkowych, składającą się — idąc od góry — z graniatki, rur płuczkowych wraz z złączkami i zwornikami oraz obciążników, nazywa się przewodem wiertniczym. Dwie lub trzy rury płuczkowe, skręcone z sobą za pomocą złączek (lub w przypadku dłuższych rur za pomocą zworników) tworzą pas rur płuczkowych. Pasy rur płuczkowych łączy się za pomocą dwuczłonowych łączników zwanych zwornikami. Stosowane są również bezzwornikowe połączenia rur płuczkowych.
Kolumna rur płuczkowych pracując przenosi moment obrotowy od silnika do świdra na bardzo dużą odległość i na skutek sił odśrodkowych przyjmuje postać spiralnie wygiętej sprężyny; ze względu na warunki pracy musi być wykonana z wysokogatunkowej stali.
Rury płuczkowe wykonuje się jako rury stalowe bez szwu o średnicach zewn. 6,5/8’’, 5,1/2’’, 5’’ ,4,1/2’’ ,4’’, 3,1/2’’, 2,7/8’’, 2,3/8.
Według typu połączeń, rozróżnia się cztery kategorie rur płuczkowych:
— rury płuczkowe ze spęczonymi do wewn. końcami i naciętym na nich drobnym gwintem – najbardziej rozpowszechniona,
— rury płuczkowe ze spęczonymi na zewnątrz końcami i naciętym na nich drobnym gwintem,
— ze spęczonymi na zewnątrz końcami i naciętym na nich grubym stożkowym gwintem,
— z przyspojonymi na styk zwornikami.
Spęczenia na końcach rur płuczkowych mają na celu zapobiec osłabieniu przekroju rury w tych miejscach, w których nacięty jest gwint. Kolumna rur płuczkowych,. złożona z tego rodzaju rur, charakteryzuje się zwiększonymi oporami hydraulicznymi, co stanowi jej ujemną stronę.
Zewnętrzna, jak i wewnętrzna powierzchnia rur płuczkowych powinna być gładka, bez zadziorów, guzów, wklęsłości, łusek, rys i pęknięć.
Rury płuczkowe wykonuje się z wysoko jakościowej stali węglowej lub stali stopowej. Do głębokich wierceń powinny być stosowane rury płuczkowe wykonane ze stali stopowej, ulepszonej termicznie.
Długość rur płuczkowych wynosi: do średnicy zewnętrznej 2.3/8’’ — 5,5 do 6,7 m, zaś rur płuczkowych powyżej 2,7/8’’— 8,2 do 9,1 m.
Gwint rur płuczkowych jest prawy, a gwint lewy wykonywany jest tylko na zamówienie i stosowany jest przy robotach ratunkowych gdy odkręca się w odwiercie urwane rury płuczkowe o prawym gwincie.
Klasyfikacja na zurzycie a)New-bez jakikolwiek oznak zużycia, b)Premium grubość >80% pierwotnej ścianki, c)class2 >70%, d)class3<70% złom wiertniczy.
Zworniki(tool joint)
Pojedyncze rury płuczkowe skręca się z sobą w tzw. pasy, których długość zależy od wysokości wieży wiertniczej. Pasy rur płuczkowych łączy się z sobą za pomocą krótkich łączników rurowych, zwanych zwornikami.
Każdy zwornik składa się z dwóch części: czopa i mufy. Zarówno czop, jak i mufa mają z jednej strony drobny gwint o liczbie 8 zwojów na cal dla przykręcenia ich na końce rur płuczkowych, natomiast na drugim końcu mają gwint gruby o liczbie 4 lub 5 zwojów na cal dla wzajemnego skręcania obu części zwornika, czyli połączenia z sobą dwóch pasów lub dwóch rur płuczkowych. Dzięki takiej konstrukcji gwintu zwornikowego, kolumny rur płuczkowych skręca i rozkręca Się szybko i lekko, a poza tym oszczędza się gwintu rur płuczkowych.
Istnieją także zworniki, których średnica zewnętrzna jest równa lub prawie równa średnicy zewnętrznej rury płuczkowej. Stosuje się je wówczas, gdy rury płuczkowe podczas zapuszczania i wyciągania z odwiertu, muszą przechodzić przez odpowiedni dławik, umieszczony u wylotu otworu wiertniczego.
Poza tym istnieją zworniki wewnątrz gładkie, które stosuje się przy rurach płuczkowych o końcach spęczonych na zewnątrz. W tych zwornikach strumień przepływającej płuczki nie doznaje żadnego zwężenia, tak że opór dla przepływu w tych zwornikach się nie zwiększa. Zworniki te ulegają jednak szybkiemu zużyciu od zewnątrz.
Zworniki z wąskim i .szerokim przelotem nakręca się na rury płuczkowe z końcami spęczonymi od wewnątrz, natomiast zworniki gładkie nakręca się na rury płuczkowe z końcami spęczonymi od zewnątrz.
Zworniki wykonuje się ze stali stopowej konstrukcyjnej. Gwint zworników może być prawy lub lewy.
Obciążniki do wiercenia obrotowego(drill collar)
Zadaniem obciążników przy wierceniu obrotowym jest wywieranie swym ciężarem odpowiedniego nacisku na świder w czasie wiercenia oraz usztywnianie dolnej części kolumny rur płuczkowych, znajdujących się tuż za świdrem. Przy braku obciążników wywieranie nacisku na świder dolną częścią kolumny rur płuczkowych powoduje ich ściskanie i wyginanie, co przy zmiennym charakterze tych obciążeń prowadzi do zmęczenia materiału rur płuczkowych, mogącego stać się przyczyną ich urywania.
W celu uzyskania odpowiednio dużego nacisku skręca się z sobą kilka lub kilkanaście obciążników. Ciężar obciążników powinien być tak duży, aby co najwyżej 70—80% ich ciężaru służyło do wywierania nacisku na świder, a reszta do utrzymania przewodu w stanie napiętym.
Długość obciążników do wiercenia stołowego, jest najczęściej równa długości rur płuczkowych, tj. 6 i 9 m. Grubość ścian obciążników wynosi średnio od 20 do 25 mm.
Dzielą się na obciążniki standardowe i specjalne(antymagnetyczne, kwadratowe, spiralowe) ANTYMAG znajdują zastosowanie przy wierceniu otworów kierunkowych Kwadratowe: stosuje się je w celu zwiększenia szczytności dolnej części przewodu, przekątna jest prawie równa średnicy otworu.Obciązniki te eksploatowane są najczęściej w połączeniu ze stabilizatorami i rozszerzaczami.Aby uchronić krawędzie obciążnika przed zużyciem napawa się je w kilku miejscach twardym spiekiem.SPIRALNE:kanaliki wykonane po lini śrubowej, przychwycenie obciążników jest wynikiem dużej rożnicy ciśnień miedzy ciśnieniem płuczki a ciśnieniem złozowym siła dziłajaca na ten obciążnik jest równa: F=(ph-pzł)*A. Im bardziej wiekszy A tym ciężar obciążnika jest mniejszy.połączenia wszystkich obciążników są fosfatyzowane co zwiększa ich odporność na korozje.
Graniatki(kelly)
Graniatka służy do połączenia kolumny rur płuczkowych z głowicą płuczkową i do przeniesienia momentu obrotowego od stołu wiertniczego na kolumnę rur płuczkowych, a zarazem na świder pracujący na dnie otworu wiertniczego. Przekrój graniatki jest najczęściej kwadratowy, ale są również graniatki o przekroju sześciobocznym, ośmiobocznym lub krzyżowym. Graniatki o przekroju sześcio- i ośmiobocznym stosowalne są przeważnie przy większych liczbach obrotów stołu wiertniczego, np. ponad 250 obr/min lub więcej. Zewnętrzne wymiary graniatek dostosowane są do wymiarów zworników. Długość graniatek jest różna — powinna ona być równa lub większa od długości rur płuczkowych.
Są dwa typy graniatek, a mianowicie typ jednolita i wieloczęściowa. W każdym typie rozróżnia się dwie odmiany — graniatka z prawymi i lewymi gwintami. Oba końce graniatki mają nacięty gwint o 8 zwojach na cal, przy czym na górnym końcu znajduje się gwint lewy, przeciwdziałający odkręceniu graniatki w czasie wiercenia, na dolnym zaś — gwint prawy. Do połączenia graniatki z kolumną rur płuczkowych oraz z głowicą płuczkową służą specjalne łączniki.
Z powodu dużych obciążeń, jakim podlega graniatka w czasie wiercenia, wykonuje się ją ze stali stopowej, starannie przekuwa i poddaje obróbce cieplnej, a następnie obrabia się, aby gładko przechodziła przez wkłady główne stołu wiertniczego.
Graniatka powinna być prostoliniowa, aby zapewnić symetrię, równowagę i wykonywanie prostego otworu. Graniatki nie można używać do wiercenia, gdy: — ma krzywiznę większą od dopuszczalnych odchyłek, — przepuszcza płuczkę na połączeniach gwintowych albo w caliźnie, — nie wytrzymuje ciśnienia 120 atm, — wykazuje wyżery korozyjne na powierzchni.
Łączniki
Łączniki stosuje się do łączenia elementów przewodu wiertniczego oraz do łączenia z nim narzędzi wiertniczych.
...