INŽENJERSTVO NAFTE I GASA RGF semestar/Tehnologija izrade... · 2015-12-16 · pletenje i uzdužno...

TEHNOLOGIJA IZRADE BUŠOTINA I

INŽENJERSTVO NAFTE I GASA

RGF

2

BUŠAĆA POSTROJENJA

9

3

Tehnološki proces bušenja

Kod “rotary” sistema bušenja kanal bušotine izrađuje dleto združenim dejstvom aksijalnih (vertikalnih sila usled pritiska na dleto) i tangencijalnih sila (horizontalnih sila usled rotacije dleta). Rotaciju dleta ostvaruje bušaći alat koga na površini pokreće vrtaći sto ili integrisani sistem za rotaciju bušaćim alatom i cirkulaciju isplakom, tzv. ''Top Driving Drilling System'', a osni pritisak se daje delom bušaćeg alata iznad dleta, tj. teškim šipkama. Cirkulacijom fluida (uglavnom isplakom) kroz bušaći alat i mlaznice na dletu, nabušeni materijal se iznosi kroz međuprostor kanala bušotine i bušaćeg alata do površine, tj. do isplačnih bazena. Cirkulacija fluida (isplake) je zatvoreni kružni ciklus.

4

- Bušaća postrojenja se koriste za bušenje kanala bušotine, spuštanje i cementaciju zaštitnih cevi, a takođe su opremljena i za druge različite funkcijeneophodne prilikom izrade bušotine, kao što su testiranje, karotažna merenja i dr.

- Izbor bušaćeg postrojenja je sastavni deo procesa planiranja bušotine,međutim, ono mora biti selektirano na kraju, tj. kada je kompletno završeno projektovanje izrade kanala bušotine.

- Neadekvatno izabrano bušaćepostrojenje može biti uzrok malih brzina bušenja, havarija, tj. zaglave bušaćegalata, oštećenja produktivnih formacija usled velikog sadržaja čvrste faze i velikih troškova izrade bušotine.

5

Šematski prikaz procesaplaniranja bušenja bušotine

Šematski prikaz procesa planiranja izrade bušotine

- Sa aspekta tehnologije bušenja i projektovanja izrade kanala bušotine nema bitnih razlika da li su bušaća postrojenja montirana na kopnu ili vodi. Normalno je, zbog stepena opremljenosti bušaćih postrojenja, da cena izrade bušotina na vodi iznosi daleko više od cene izrade bušotina na kopnu. Takođe, cena izrade bušotina na moru progresivno raste sa dubinom vode.

- Osnovne karakteristike konstrukcije postrojenja za bušenje na kopnu su prenosivost i maksimalna radna dubina bušenja. Toranj postrojenja za bušenje na kopnu mora biti podignut na lokaciji.

6

Klasifikacija bušaćih postrojenja

Zbog velikih troškova montaže, većina savremenih postrojenja za bušenje na kopnu sukonstruisana tako da se toranj lako može preseliti i ponovo upotrebiti. Razne komponente postrojenja su montirane na saonice, tako da se postrojenje može preseljavati u delovima i lako ponovo spajati.

- Toranj na preklapanje (''Jackknife'') se sklapa na tlu pomoću osovinica, a zatim podiže kao sklop, uz primenu opreme za zadizanje.- Prenosivi teleskopski toranj (''Portable Mast'') koji je pogodan za pliće bušotine, obično se montira na kamione ili prikolice koje nose mašineriju za dizanje, motore i toranj kao poseban sklop. Teleskopski prenosivi toranj se mora podići do vertikalnog položaja, a zatim istegnuti (izvući) do pune visine pomoći hidrauličkih klipova na njemu.

7

Osnovne komponente bušaćih postrojenja

Sistem za pogon i transmisijuSistem za manevrisanje Sistem za rotacijuSistem za kontrolu bušenjaSistem za cirkulaciju ispirnog fluida

Iako se bušaća postrojenja znatno razlikuju po spoljašnjem izgledu ipogonu, sva postrojenja imaju osnovne uređaje za bušenje:

8

Uređaji postrojenja za bušenje:1- pogon i transmisija2- sistem za manevrisanje3- uređaji za rotaciju4- uređaji za kontrolu dotoka5- sistem za cirkulaciju6- kompozicija bušaćih sprava

12

3

4

5

3

56

9

Sistem za pogon i transmisiju

Pogonski sistem na bušaćem postrojenju raspolaže prvenstveno sa primarnim pokretačem kao izvorom početne energije koja se dalje transportuje do odgovarajuće opreme za dalji prenos energije do krajnjih potrošača tj. do operacione opreme. Uobičajeni primarni pokretači tj. izvori energije su odgovarajući dizel motori.Razlikujemo dva osnovna načina prenosa primarne energije od pogonskih motora:

- Mehanički pogon (mehanička bušaća postrojenja) - Električni pogon sa generatorima jednosmerne ili naizmenične struje i odgovarajućim elektromotorima (tzv. diesel-električna bušaća postrojenja)

10

Mehanička bušaća postrojenja

Mehanički bušaća postrojenja koriste pogonski sistem datransportuju primarnu energiju,dobijenu od dizel motora, do operacione opreme kao što su:dizalica, vrtaći tj. rotacioni sto i isplačne pumpe.

Pogonski sistem do operacione opreme uključuje konverter, zupčaneprenose, lance i kaiševe. Kod postrojenja na kopnu ovaj tip bušaćih postrojenja još uvek je u širokojupotrebi, i pored mnogih slabosti sa kojima mehanički pogon raspolaže, odkojih su najbitnija udarna opterećenja na motore, gubitak energije prekozupčanika i lanaca, mogućnost čestih kvarova i drugo.Razlog za njihovu široku upotrebu nalazi se u daleko manjoj složenosti u odnosu na dizel-električna postrojenja i znatno manjoj ceni rada.


11

Dizel-električna postrojenja

- Pogon operacione opreme (dizalica, pumpe) sa elektromotorima, zbog većeg prosečnog koeficijenta iskorišćenja, manje mogućnosti kvarova i nezavisnostisvakog direktnog potrošača ima prednosti u odnosu na mehanički prenos. - Kako se elektromotori kontrolišu preko sklopki i razvodnih uređaja (SCR), ageneratori i dizel motori se nalaze na većoj udaljenosti od tornja dobija se na sigurnosti rada i znatnom smanjenju buke, što je jedan od bitnih nedostataka kod mehaničkih postrojenja.


12

- Generatori naizmenične struje imaju duži vek trajanja i zahtevaju manje održavanje od generatora jednosmerne struje, a preko SCR sistema vršise distribucija i jednosmerne i naizmenične struje ka operacionoj opremi.

-Nezavisni elektromotori pokreću dizalicu, vrtaći sto, isplačne pumpe, iomogućavaju rad opreme koja služi za pravljenje i održavanje isplake.

- Iako je cena rada ovog tipa bušaćeg postrojenja daleko veća u odnosu na mehanička postrojenja, sigurnost rada tj. mogućnost kvarova i zastoja je daleko manja, što kod izrade dubokih bušotina predstavlja izrazitu prednost.


13

Nadmorska visina i spoljašnja temperatura

Zbog nadmorske visine Zbog spoljašnje temperature

nadmorskavisina (m)

snaga(%)

spoljašnjatemperatura (oC)

snaga(%)

benzin dizel

nivo mora500

1.0001.5002.0002.5003.000

100948984797469

16253035404550

1009897

96,5969593

10010010099

97,59590

Ako se planira da bušaće postrojenje radi na lokaciji sa većom nadmorskom visinom ili većom spoljašnjom temperaturom treba uzeti u obzir da tada dolazi do smanjenja raspoložive nominalne snage na motorima sa unutrašnjim sagorevanjem.

U tabeli je prikazano smanjenje nominalne snage motora u zavisnosti od nadmorske visine i spoljašnje temperature.


14

Sistem za manevrisanje

Sistem za manevrisanje predstavlja vitalnu komponentu bušaćeg postrojenja i uglavnom služi za obavljanje dve rutinske operacije: dodavanje komada bušaćeg alata i zaštitnih cevi; i manevar bušaćim alatom (spuštanje i vađenje alata u kanalu bušotine).

Pod uređajima za manevrisanjepodrazumevaju se:- toranj- dizalično postrojenje- pomoćni uređaji- alat

15

Toranj i postoljeSistem za manevrisanje

- Toranj i postolje su čelične konstrukcije (deo bušaćeg postrojenja) kojimaje namena da nose teret bušaćeg pribora u toku operacija bušenja imanevrisanja (izvlačenja i spuštanja).

- Toranj mora raspolagati sa dovoljnom vertikalnom visinom neophodnom da sistem za manevrisanje vadi ili spušta bušaće alatke.

- Postolje, takođe, mora da raspolaže odgovarajućom visinom za smeštaj sistema za kontrolu dotoka ležišnih fluida u kanal bušotine (BOP), ispod radne platforme tornja.

- Alatke u tornju zbog svoga nagiba i bočne sile vetra stvaraju dodatnaopterećenja na pojedine oslonce tornja i tada se smanjuje dopuštena nosivost na kuki koja se izračunava prema uputstvu proizvođača.

16

- Bušaći toranj je, prema uputstvima proizvođača, definisan sledećim maksimalnim opterećenjima:

- optrećenjem na nepokretnu koturaču- optrećenjem na kuku, tj. pokretnu koturaču- kapacitetom odlaganja bušaćeg alata u tornju

- Maksimalna nosivost tornja, a to je onaj teret koji toranj sme nositi na nepokretnoj koturači uz faktor sigurnosti (≈2).

- Maksimalna statička nosivost na kuki predstavlja teret koji toranj može nositi na kuki, bez bušaćih alatki u tornju i kada ne duva vetar. Kodmaksimalne nosivosti na kuku uzeta je u obzir težina tornja, koturača i sl.

17

Maksimalna nosivost na kuki približno iznosi:

gde su:Qk – maksimalna statička nosivost na kuki, Nk – broj strukova pokretne koturače

Qt – nosivost tornja (prema podacima proizvođača), N

nfT FFTF ++=

Raspored svih opterećenja koja deluju na toranj prikazana su na slici, a ukupna sila koja deluje na tornju (FT,) uključuje opterećenje na kuku (T) opterećenje u pokretnom kraju bušaćeg užeta (Ff ) i opterećenja u nepokretnom kraju bušaćeg užeta (Fn ) prema jednačini:


tk QkkQ ++⋅

⋅=42

2

18

Dizalično postrojenje

Dizalično postrojenje je mehanizam koji omogućava izvlačenje i spuštanje bušaćih alatki a sačinjavaju ga: dizalica, pokretna i nepokretna koturača, uže i kuka. Dizalicom se navrću i odvrću bušaće alatke, a kod mehaničkih postrojenja služi i za pokretanje vrtaćeg stola i pogon jedne ili dve isplačne pumpe. Dizalica u svom sastavu mora imati efikasan kočioni sistem za kontrolu velikih opterećenja od bušaćeg alata ili zaštitnih cevi, kao i sistem za hlađenje jer se stvara toplota izazvana trenjem prilikom spuštanja alata. Uobičajeno je da su mehanička postrojenja opremljena hidrauličkom kočnicom, a dizel-elektro postrojenja elektro-magnetnom kočnicom. Bubanj dizalice, kod većih bušaćih postrojenja, užljebljen je za odgovarajući prečnik bušaćeg užeta i prema kapacitetu dizalice na bubanjmora biti namotano nekoliko redova bušaćeg užeta.Bušaće uže namotano na bubanj dizalice predstavlja njegov pokretni deo koji se ujedno i najviše troši tokom izrade bušotine.


19

Sistem koturača (nepokretna i pokretna) i kuka

Sistem koturača (nepokretna i pokretna) i kuka predstavljaju primarnu sponu između dizalice i bušaćeg alata ili zaštitnih cevi i pružaju mehaničku pomoćkod manevra alatom. Sistem je opremljen i neohodnom pomoćnom opremom kao što su: kompenzator udara, stremenovi i elevatori za prihvat različitih prečnika bušaćih alatki. Nepokretna i pokretna koturača sastoje se od 4 do 8 koturova sa žljebovima dizajniranih za različite prečnike bušaćeg užeta u zavisnosti od kapacitetanosivosti postrojenja. U sistemu koturača tj. koturova egzistira trenje, tako da je koeficijenat iskorišćenja koturača dat jednačinom:

nK 98,0=

gde su:K - koeficijenat iskorišćenja koturačan - broj koturova


20

Potrebna tj. zahtevana snaga za pokretnu koturaču i kuku dobija se iz jednačine:

kk vTP ⋅⋅=10gde su:Pk - zahtevana snaga na pokretnoj koturači (kW)T - opterećenje na kuku (103 daN)vk - brzina podizanja pokretne koturače tj. kuke (m/s), a dobija se iz

jednačine: vk=vt /n (m/s), gde je vt brzina kretanja pokretnog krajabušaćeg užeta.

Snaga koju je potrebno dovesti na dizalicu biće veća od snage potrebne na pokretnoj koturači i kuki, a dobija se iz jednačine:

KP

P kdz =

Pdz - snaga dovedena na dizalicu (kW)K - koeficijenat iskorišćenja koturaća


21

Na većim bušaćim postrojenjima koristi se tzv. ''blok-kuka'', tj. kuke koje čine jednu celinu sa pokretnom koturačom.

Svaki toranj mora imati uređaj za sprečavanje udara pokretne koturačeo nepokretnu (on mora biti stalno ispravan i funkcionalan) i može biti različitih konstrukcija u zavisnosti od proizvođaća tornja.

Odnos sila na dizalici i tereta koji se diže na kuki zavisi od broja koturova na pokretnoj koturači, odnosno od broja strukova bušaćeg užeta uvučenih kroz koturaču, a na svakom koturu pokretne koturače nalaze se dva strukabušaćeg užeta.


22

Bušaće uže

Bušaće uže sa sigurnosnog aspekta predstavlja najvažniju komponentusistema za manevrisanje.

Tokom rada bušaćem užetu se mora posvećivati velika pažnja kako konstrukciji tako i održavanju i kontroli njegove ispravnosti.

Osim oznaka za način pletenja, smera pletenja i tipa jezgra, bušaće uže označava se i sa dva broja, od kojih prvi označava broj pramenova, a

drugi broj žica u svakom pramenu.

Spoljašnji prečnik užeta zavisi od kapaciteta bušaćeg postrojenja tj. dubinebušenja i on se kreće od 22 mm (⅞" ) za plitko bušenje do 50,8 mm (2'') za

ultra duboke bušotine.

Svaki proizvođač užeta dužan je da u atestu užeta navede podatke očvrstoći kidanja užeta.


23

Konstrukcija užeta se sastoji iz jezgra užeta koje je u sredini i pramenova koji se namotavaju oko jezgra. Jezgro užeta može biti od metala, vlakna ili plastike, a pramenovi su spleteni od određenog broja čeličnih žica. Zavisno od rasporeda i prečnika žica u pramenu postoji više načina pletenja(Warrington, Seale, Filler i njihove kombinacije). Takođe, razlikuje se i više načina smera pletenja žice u pramenove (desno križno pletenje, levo križno pletenje i uzdužno pletenje).


24

Pokretni kraj bušaćeg užeta namotava se i odmotava na dizalici, dok je nepokretni kraj užeta učvršćen na specijalno konstruisanom sidru koje je montirano na jednu nogu tornja (na suprotnoj strani od bušaće dizalice).

Bušaće uže dižući i spuštajući preko koturača bušaće alatke, obavlja određeni rad, jednak proizvodu tereta na kuki i putanje tereta kroz kanal bušotine.

Uobičajena praksa je izračunavanje vrednosti ''103 kg-kilometara'' rada,izvršenog sa bušaćim užetom.

Kada uže dostigne određeni limit broja ''103 kg-kilometara'', koji zavisi odprečnika užeta (500 za bušaće uže 25,4 mm i 2000 za uže 50,8 mm)

potrebno ga je na bubnju dizalice pomeriti, a nakon trećeg pomeranja (deo koji je namotan na bubnju) odseći i nadoknaditi ga istom dužinom novog užeta uvučenog sa kotura rezervnog bubnja.

Osim praćenja ''103 kg-kilometara'' rada, uže se svakodnevno kontroliše i čim se primeti oštećenje zamenjuje se bez obzira na izvršeni rad.


25

Rad bušećeg užeta računa se kod manevra alatom, bušenja i jezgrovanjasledećim jednačinama:Kod manevra alatom (spuštanje i vađenje radi zamene dleta):

[ ]⎭⎬⎫

⎩⎨⎧ −⋅⋅+⋅

+⋅+⋅

=000.250

)(05000.000.1)( ... bšmtšmtšbšms

mWWLMZWZLZ

R

gde su:Rm - vrednost rada bušaćeg užeta kod jednog manevra alatom (103 kg-kilometara)Z - vertikalna dubina ili dužina kanala bušotine kod dirigovanog bušenja (m)Ls - dužina jednog pasa bušaćih šipki (m), jedan pas čine dve ili tri bušaće šipke

spojene i tako se spuštaju ili vade iz bušotineWm.bš - težina po metru bušaćih šipki sa spojnicom uronjenih u isplaku (kg/m), što

se dobija sledećom jednačinom: gde je:Wbš- težina bušaćih šipki sa spojnicom u vazduhu (kg/m);ρis - gustina isplake (kg/dm3)

M - totalna težina pokretne koturače sa kukom, stremenova i elevatora (kg)Ltš - dužina teških šipki (m)Wm.tš - težina po metru teških šipki uronjenih u isplaku (kg/m), a što se dobija

jednačinom: gde je Wtš- težina teških šipki uvazduhu (kg/m)

( )isbšbšm WW ρ⋅−= 1274,01.

( )istštšm WW ρ1274,01. −=


26

U toku bušenja od dubine Z1 do dubine Z2:

Rm2 – izvršen rad u “103 daN-kilometra” za jedno spuštanje i izvlačenje alatki sa dubine na kojoj je prekinuto bušenje

Rm1 - izvršen rad u “103 daN-kilometra” za jedno spuštanje i izvlačenje alatki sa dubine na kojoj je započeto bušenje

)(3 12 mmb RRR −⋅=

Za vreme jezgrovanju između dubine Z1 i dubine Z2 :

)(2 12 mmj RRR −⋅=


Kod ugradnje zaštitnih cevi:

Kod ugradnje zaštitnih cevi u kanal bušotine rad užeta računa se po jednačini za rad pri manevru alatom (Rm), s tim da se dobijena vrednost podeli sa 2 (jer nema izvlačenja).

27


Uređaji i oprema na podištu tornja

Mnogi pomoćni uređaji i oprema, neophodna u procesu bušenja, nalaze se na podištu tornja tj. radnoj platformi tornja. Ova oprema mora biti selektirana na osnovu sastava bušaćeg alata koji će se koristiti, opterećenja koja se očekuju i prema osnovnim karakteristikama tornja. Uglavnom, ti uređaji i oprema sastoje se iz sledećeg:

-Elevatora

-Klinova

-Visećih klešta

-Sigurnosnog venca

-Jarma za dleto

28


Klinovi služe za vešanje bušaćeg alata u rotacionom stolu. Sastoje se iz više segmenata sa ulošcima čeljusti, koji su međusobno zglobno spojeni. Svaki segmenat se može menjati. Zglobni spojevi između segmenata omogućuju da se pritisak ravnomerno prenosi na obuhvatnu površini cevi. Klinovi za bušaće šipke proizvode se u dve dužine: konvencionalni dužine 304,8 mm(12’’); i dugi sa dužinom hvatanja 406,4 mm (16’’), a primenjuju se u zavisnosti od težine alata u bušotini.


Visećaklešta

29


Elevatori su alati za hvatanje bušaćeg alata ili zaštitnih cevi ispod spojnice i njihovo vešanje o kuku. Telo elevatora se sastoji iz dve polovine koje su međusobno spojene zglobno, a otvor elevatora može biti vertikalan ili pod nagibom od 180º. Mogu biti različite kontrukcije, od kojih su u najčešćoj upotrebi sledeći: elevator sa centralnim kračunom i elevatori sa bočnim vratima.

Visećaklešta

30


Viseća klešta služe za navrtanje ili odvrtanje bušaćih alatki kao i zaštitnih cevi. Sastoje se iz segmenata na kojima su ulošci sa čeljustima, a segmenti su međusobno spojeni zglobnim spojem i klinom. Zavisno od prečnikabušaćih alatki ili kolone zaštitnih cevi proizvode se različiti tipovi. Kod većih bušaćih postrojenja u upotrebi su i automatska viseća klešta, koja zavisno od pogona mogu biti pneumatska ili hidraulička.

Visećaklešta

31


Spajder - zaustavno postolje s klinovima, zahvatna naprava s ručnim ili, često, pneumatskim rukovanjem koja se koristi za dizanje bušaćih šipki, zaštitnih cijevi i uzlaznih cevi (tubing) na tornju bušaćeg postrojenja. Sastoji se od teškog zglobnog tela koje okružuje tri ili četiri kompleta klinova sa zupcima. Kada se postavi u vrtaćem stolu, može držati stotine tona cevi. Neki modeli spajdera se takođe mogu adaptirati za upotrebu kao elevator.

Visećaklešta

32

Sistem za rotaciju

Sistem za rotaciju uključuje svu opremu koja prenosi rotaciju na bušaći alat i dleto

Uređaje za rotaciju čine:- Radna šipka- Kupola - pogonski klin na radnoj šipki- Rotacioni sto sa glavnimpogonskim uloškom stola

- Isplačna glava- Isplačno crevo

33

- Radna šipka i kupola radne šipke

Namena radne šipke je u prenošenju snage, odnosno obrtnog momenta sa vrtaćeg stola na bušaće šipke, kao i sprovođenje toka isplake od isplačne glave do bušaćih šipki.Radna šipka predstavlja i najopterećenijideo sastava kolone bušaćeg alata. U široj primeni su dve vrste radnih šipki,

- kvadratnog preseka- šestougaonog presekaIzrađuju se u dve dužine:

- Standardna: 12,19 m- Opcija : 16,46 m

Spoljašnji i unutrašnji prečnici po API standardu su:- Radne šipke kvadratnog preseka : spoljašnji prečnik: 2½ - 5¼ ''

: unutrašnji prečnik: 1¼ - 3¼ ''- Radne šipke šestougaonog preseka: spoljašnji prečnik: 3 - 6 ''

: unutrašnji prečnik: 1½ - 3½ ''

Sistem za rotaciju

34

U tornju se radna šipka odlaže u ''kosu rupu'' obloženu istom cevi kojom je zaštićena tokom transporta.

Na donjem kraju radne šipke mora biti navrnutprelazni komad, preko kojeg se radna šipka spajasa bušaćom šipkom.

Na prelazni komad navučen je zaštitni gumeniprsten, koji štiti od trošenja gornji deo kolone zaštitnih cevi.

Radna šipka se učvršćuje za vrtaći sto pomoću pogonskog klina na radnoj šipki (''Drive Kelly Bushing''), koja ulazi u glavni pogonski uložak vrtaćeg stola (''Drive Master Bushing'').

Vrtaći sto rotaciju prenosi na glavni pogonski uložak rotacionog stola, a ovaj na kupolu radnešipke, a time i na samu radnu šipku

Spoj pogonskog klina na radnoj šipki i glavnog pogonskog uloška vrtaćeg stola može biti: pomoću kvadratne kupole (''Square Drive Kelly Bushing'')

: preko kupole sa četiri osovine (''Pin Drive Kelly Bushing'')

Sistem za rotaciju

35

- Rotacioni (vrtaći) stoRotacioni (vrtaći) sto je uređaj koji okreće

radnu šipku i rotaciju prenosi na bušaći alat idleto.

Pogonska energija za okretanje stola dobijase preko lanca koji ga spaja sa dizalicom kod mehaničkih postrojenja, a kod dizel-elektropostrojenja od elektro-motora.

Dalje preko konusnog i tanjirastog zupčanika pogonsku energiju prenosi na glavni pogonski uložak rotacionog stola, a ovaj preko pogonskog klina na radnoj šipki na samu radnu šipku. Radijalne sile preuzimaju dva masivna radijalna ležaja, a vetikalne sile prema dole preuzima glavni aksijalni ležaj.Tokom bušenja u čvrstim formacijama, često dolazi do vibracija u smeru gore-dole, rotacioni stolovi imaju ugrađeni još jedan slabiji aksijalni ležaj, koji preuzima silu prema gore (protivaksijalni ležaj), koji je načešće klizni ležaj. Nominalni otvori rotacionih stolova prema API standardu, u zavisnosti od kapaciteta bušaćih postrojenja su: 17 ½’’; 20 ½’’; 27 ½’’ i 37 ½’’.

Sistem za rotaciju

36

Potrebna snaga na rotacionom strolu za okretanje alata zavisi od trenja alata u kanalu bušotine, dubine bušotine, opterećenja primenjenog na dletoi dr., a može se empirijski predstaviti jednačinom:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅⋅⋅⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛⋅⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ += −21054,2

1003010

d

df D

FnZP

Gde su:Pf - snaga potrebna za rotaciju alatki (KW)Z - dubina bušotine (m)n - broj obrtaja vrtaćeg stola (min-1)Dd - prečnik dleta (mm)

Sistem za rotaciju

37

- Ispirna glava

Ispirna glava je deo sistema za rotaciju ali je istovremeno i deo sistema za cirkulaciju isplake, koji treba da omogući:- rotaciju bušaćeg pribora za vreme bušenja,- prolazak isplake iz potisnog voda u pribor za bušenje.Osnovna funkcija je da se osigura zaptivanje isplakekod pritiska i preko 200 bara, dok isplačno crevo miruje a radna šipka i bušaće šipke rotiraju. Isplačna glava, takođe, nosi ukupan teret bušaćihalatki, tako što je preko stremenova na vrhu spojenasa kukom. Ispirnu glavu karakteriše nosivost i to:- statička koju glava sme nositi bez rotacije,- dinamička koju glava sme nositi kada rotira sa 100 min-1.

Dinamička nosivost zavisi od ugrađenih ležajeva i najčešće iznosi 50-60% od statičke nosivosti.

Sistem za rotaciju

38

- Isplačno crevo

•Isplačno crevo, predstavlja spoj od stojke(vertikalnog dela potisnog cevovoda uz nogu tornja) sa isplačnom glavom, preko guskinog vrata koji je sastavni deo isplačne glave.

•Isplačno crevo ima uobičajeni radni pritisak od 350 bara, a ne sme se koristiti ako je temperatura isplake iznad 85 ºC, jer je sačinjeno od gume ojačane čeličnom armaturom.

Sistem za rotaciju

39

Sistem za kontrolu bušenja

Uređaji i instrumenti za kontrolu bušenja treba da obezbede merenje: opterećenja na dleto, broja obrtaja, torzionog naprezanja, broja hodova i kapaciteta odnosno pritiska pumpe za ispiranje, napretka bušenja, količine isplake u rezervoarima, merenje otklona bušotine i dr.

Oprema za kontrolu dotoka i sprečavanje erupcijaUređaji sprečavaju nekontrolisano izlivanje slojnih fluida iz

kanala bušotine i omogućavaju: otkrivanje dotoka, zatvaranje ušća bušotine, cirkulaciju pod pritiskom radi izbacivanja fluida, otežavanje isplake i manevar sa alatom pod pritiskom.

a) Oprema za otkrivanje dotokaOvu opremu predstavljaju: indikatori nivoa u isplačnim

bazenima, merači protoka isplake u povratnom vodu, merači na rezervoaru za dopunjavanje, detektor gasa, hromatograf (određuje komponentalni sastav gasa u isplaci), merači temperature isplake u cirkulaciji (pri ulazu i izlazu iz bušotine), aparati za analizu isplake (specifični otpor, salinitet, promena količine katjona).

40

b) Oprema za kontrolu dotoka

Sistem za kontrolu dotoka ležišnih fluida ukanal bušotine, sprečava nekontrolisano tečenje slojnih fluida iz sloja u kanal bušotine. To je ustvari sistem za kontrolu erupcije koji omogućuje: otkrivanje tj. detekciju dotoka,cirkulaciju pod pritiskom u cilju izbacivanja fluida, otežavanje isplake i manevar alatompod pritiskom u kanalu bušotine. Uopšteno ovaj sistem se sastoji iz:

1. Preventerskog sklopa:- Preventer: a) univerzalni; b) sa čeljustima;- Komandni uređaj (“Koomey) - Vodovi za gušenje i izduvavanje bušotine (“Choke

manifold”) 2. Bušotinske glave3. Ventila4. Prirubnice


41

- Preventeri

•Preventeri su uređaji koji se montiraju na odgovarajuće prirubnicepostavljene na vrhu niza kolone zaštitnih cevi, tj. na ušću bušotine, i služe da se njihovim zatvaranjem spreči otvorena erupcija u slučaju dotoka slojnog fluida u kanal bušotine.

•Dotok fluida u kanal bušotine može nastati neočekivano i može se vrlo brzorazviti u otvorenu erupciju. Zbog toga je bitno da se preventeri mogu zatvoriti u najkraćem vremenskom roku (manje od 30 sekundi), i da sezatvaranje može obaviti sa udaljenog i za ljude sigurnog mesta. Ovo se postiže sistemom hidrauličkih komandi, tj. komandnim uređajem za zatvaranje i otvaranje preventera tzv. Kumi («Koomey») uređajem.

•Radni pritisak preventera postavljenih na ušću bušotine mora biti veći ili jednak maksimalno očekivanom pritisku, koji može da se ostvari u slučaju dotoka slojnih fluida, uzevši u obzir i faktor sigurnosti.


42

Za rukovanje preventerskim sklopom obezbeđuju se dva mesta: jedno u blizini rukovaoca i drugo izvedeno izvan zone opasnosti, odnosno obeleženog prostora. Akumulatori hidraulične energije se postavljaju izvan zone opasnosti.

Oprema za zatvaranje u koloni bušaćeg alataTo su: zasun na radnoj šipki (između spojnice radne šipke i isplačne glave), sigurnosni protivpovratni ventil (sa navojem za navrtanje na bušaće šipke ili teške šipke) i protivpovratni ventil iznad dleta.

Cevni razvodnik za gušenje bušotineTo je sistem ventila, vodova i mlaznica sa funkcijom da kontroliše tok isplake i dotoka iz međuprostora tokom postupka gušenja bušotine.

Oprema za zatvaranje preventerskog sklopa


43

Preventeri se, generalno, mogu podeliti prema:

Dimenzijama: 71/6”; 10”; 11”; 13⅝”; 20 ¼”; 30”

Prema radnom pritisku, uobičajeni su sledeći preventeri: 2M (138 bar-2.000 psi);

3M (207 bar- 3.000 psi); 5M (345 bar-5.000 psi); 10M (689,5 bar-10.000 psi); 15M

(1034-15.000 psi)

Prema načinu zatvaranja preventeri mogu biti:

- Preventeri sa ulošcima za zatvaranje prstenaste površine koja je određena

prečnikom bušaćih alatki (zatvaranje oko bušačih alatki)

- Preventeri sa ravnim čeljustima (zatvaranje punog profila)

- Preventeri sa gumenim prstenom (univerzalni preventer), koji zatvaraju prstenastu površinu oko alatki bilo kojeg prečnika i oblika

- Rotacioni preventeri


44

CAMERON Tip “U” JEDNOSTRUKI ČELJUSNI PREVENTER

ČELJUST PREVENTERA TIP “U” , “UL” i “UM”

Gornja zaptivka

Čeona zaptivka

Čeljust

Zatvaranje međuprostora se ostvaruje sa dva rukavca-zaptivke čije su čeone strane polukružne sa prečnikom jednakim spoljnom prečniku bušaćih šipki. Pritezanjem ovih rukavaca ostvaruje se potpuna nepropustljivost oko šipki.

ČELJUSNI PREVENTERSistem za kontrolu bušenja

45

Univerzalni preventer Hydril “GK” Zaptivna guma

Gumeni zaptivači se pod pritiskom skupljaju i zatvaraju prostor oko šipki bez obzira koje su dimenzije šipki, odnosno pun profil bušotine (bez alata).

UNIVERZALNI PREVENTER


46

Postavljanje preventera na ušću bušotine

Preventeri se postavljaju na ušću bušotine sledećim redosledom (od ušća bušotine prema vrtaćem stolu):

- Preventer sa čeljustima za bušaći alat- Preventer sa ravnim čeljustima- Preventer sa gumenim prstenom (univerzalni preventer)- Rotacioni preventer

Razmeštaj raznih delova sigurnosne opreme na ustima bušotine mora da omogući sledeće operacije: - Zatvaranje bušotine sa bušaćim nizom i bez njega. Zatvaranje oko bušaće šipke

mora biti osigurano još jednim sastavom čeljusti ako se na ušću bušotine očekuje veći pritisak od 345 bar. Kada se upotrebljava kombinovani sastav bušaćeg alata, čeljusti treba udvostručiti samo za prečnik šipki u najvišem delu sastava alata.

- Kontrolu i cirkulaciju dotoka fluida- Pri posebnim uslovima u bušotini (bušotine sa abnormalnim pornim, tj. slojnim pritiscima) preporučuje se upotreba čeljusti za sečenje u kombinacijama sa čeljustima punog profila.


47

Sigurnosna oprema na ustima bušotine može biti različitog sastava da bi udovoljila navedenim zahtevima:

Slučaj 1: Radni pritisak (RP) RP ≤ 345 bar (5.000 psi);

Slučaj 2: Radni pritisak (RP) RP = 690 bar (10.000 psi) ili na eksploatacionojgasnoj bušotini sa RP = 207 bar (3.000 psi) ili sa kombinovanim sastavom bušaćeg alata RP ≤ 345 bar (5.000 psi);

Slučaj 3: Radni pritisak (RP) RP ≥ 690 bar (10.000 psi), sa kombinovanim sastavom alata


univezalnipreventer

48

Uređaji i instrumenti na podištu tornja

Mnogi pomoćni uređaji i oprema, neophodna u procesu bušenja, nalaze se na podištu tornja tj. radnoj platformi tornja.

Uglavnom, ti uređaji i instrumenti sastoje se iz sledećeg:

- Drilometar (‘’Weight Indicator’’)- Torziometar- Tahometar- Manometar- Dinamometar


49

Drilometar je osetljiv instrumenat koji omogućava praćenje stanja, kretanja i rada bušaćih alatki u bušotini. Ovaj senzor je spojen sa nepokretnim krajem bušaćeg užeta, gde se preko transformatora pritiska i indikatora težine registruje veličina sile u nepokretnom kraju bušećeg užeta. Indikator težine raspolaže i sa spoljašnjom skalom, baždarenom za određeni broj strukova i prečnik bušaćeg užeta, koja služi da pokazuje opterećenje alata za vreme izrade bušotine.

Drilometar proizvodnje “Martin Decker”(1) indikator težine; (2) manometar; (3) dinamometar; (4 ) torziometar; (5) merač broja hodova pumpi; (6) meračbroja obrtaja r.stola


50


Torziometar je posebni uređaj koji meri torziona naprezanja bušaćih alatki, tj. pokazuje varijacije sile upotrebljavane za savlađivanje otpora koji se javljaju pri rotaciji bušaćih alatki.

Tahometar je instrumenat za pokazivanje broja hodova klipa isplačne pumpe u minutu, na osnovu koje se može odrediti kapacitet ispiranja isplačne pumpe.

Manometar pritiska registruje pritisak cirkulacije meren na spojki, (koji je tačniji od pritiska na merenog na samoj isplačnoj pumpi).

Dinamometar meri jačinu sile kojom se zatežu viseća klešta tj. spajaju navoji na bušaćim alatkama.

51

Svi podaci o režimu bušenja (opterećenje, broj obrtaja rotacionog stola, torzija alata, pritisak i broj hodova isplačne pumpe registruju se na posebnom dijagram papiru tzv. “drilogramu”. Drilogram je po svom opsegu podeljen na 24 časa, tj. pokriva celodnevni rad na izradi bušotine. Drilogram može biti kružnog ili pravougaonog oblika, a registrovani podaci predstavljaju osnovu za praćenje i analizu procesa bušenja.


Kružni “drilogram“

52

Sistem za cirkulaciju ispirnog fluida

Sistem za cirkulaciju, pripremu i obradu treba da obezbedi takav kvalitet ispirnog fluida koji će omogućiti nesmetan rad postrojenja za bušenje. Uređaje ovog sistema sačinjavaju:

- Pumpe za ispirni fluid

- Uređaji za pripremu i mešanje isplake:vakum levak, centrifugalna pumpa,mešalica i mlaznica za razbijanje isplake, rezervoari odgovarajuće zapremine,potisni vodovi

- Uređaji za prečišćavanje isplake: vibrosita, degazator, desander, desilter, ''mud cleaner'' i centrifuga

53

- Isplačne pumpe

Isplačna pumpa je uređaj za potiskivanje isplake čime se omogućuje zatvoreni kružni ciklus cirkulacije isplake.Glavni delovi isplačne pumpe uključuju sledeće: komponente usisnog sistema, ventile, cilindar košuljice, klipove i ublaživač pulsiranja. U tehnologiji bušenja koriste se isplačne pumpe sa dva klipa (''duplex pump'') i sa tri klipa (''triplex pump''). Ako klip potiskuje isplaku i prednjom i stražnjom stranom, takvu pumpu nazivamo ''dvoradna pumpa'', a ako klip potiskuje isplaku samo jednomstranom onda je to ''jednoradna pumpa''.


Karakteristike pumpe omogućavaju da se definišu tehničko-tehnološki parametri za primenu isplačne pumpe koji su neophodni u procesu izrade bušotine.

Tehničko-tehnološki parametri pumpe su: - Kapacitet ispiranja - Hidraulička snaga- Maksimalni radni pritisak

54

Glavne karakteristike isplačne pumpe su: - Mehanička snaga - Brzina hoda klipa - Dužina hoda klipa - Maksimalni unutrašnji prečnik cilindar košuljice


Isplačne pumpe sa cilindar košuljicama velikih prečnika daju velike kapacitete ispiranja i relativno niske pritiske, a isplačne pumpe sa cilindar košuljicama malog prečnika daju male kapacitete ispiranja i visoke pritiske. Takođe “dvoradne pumpe” ostvaruju veće kapacitete ali manje pritiske od “jednoradnih pumpi” sa tri klipa.

55


Ako ispirna pumpi nosi oznaku: F- 1000 6 ¾” x 10”,

navedena oznaka označava:- pumpa raspolaže sa maksimalnom mehaničkom snagom od

1.000 KS (735 KW)- maksimalni prečnik cilindra košuljice je 6 ¾”- dužina hoda klipa iznosi 10”

Svako bušaće postrojenje mora biti opremljeno sa najmanje dve ispirne pumpe, u slučaju kvara ili za postizanje velikih kapaciteta što se ostvaruje radom obe pumpe u paru.

Pumpa se označava sa najvećim prečnikom klipa koji se može ugraditi i hodom klipa (sve dimenzije su date u inčima).

56

Broj, veličina odnosno zapremina isplačnih bazena;

Jedan isplačni bazen na bušaćem postrojenju, u zavisnosti od kapaciteta bušenja, obično ima zapreminu 20 m3 - 40 m3, od čega je praktično korisno oko 70%. Prema uobičajenoj bušaćoj praksi, a često i na osnovu zakonske regulative,bušaće postrojenje mora da raspolaže sa onolikim brojem isplačnih bazena da u njih stane količina isplake jednaka najmanje jednoj zapremini isplake u kanalu bušotine.


-Isplačni bazeni

57

KRAJKRAJ

INŽENJERSTVO NAFTE I GASA RGF semestar/Tehnologija izrade... · 2015-12-16 · pletenje i uzdužno...

Documents

Transcript of INŽENJERSTVO NAFTE I GASA RGF semestar/Tehnologija izrade... · 2015-12-16 · pletenje i uzdužno...