ISTRANO BUENJE ZA NAFTU I GAS

2Pribor za buenje

3Rotaciono buenje sa jezgrovanjem je postupak mehanikog razaranja stene pri kome nastaje cilindrina podzemna prostorija u steni iji je naziv buotina. Kod istranog buenja sa jezgrovanjem, buotina predstavlja posledicu nastalu vaenjem jezgra. Jezgro kod dobro projektovanog istranog buenja uz primenu adekvatne tehnologije, odgovarajue opreme i pravilno odreenog reima buenja predstavlja neporemeeni iseak stenskog masiva.

No, kao to je ranije ve napomenuto, buenje sa jezgrovanjem je zbir odreenih procedura, tj. tehnolokih postupaka koji podrazumeva primenu odgovarajue opreme i pribora.

Veoma je vano istai da je danas u svetu razvijeno vie standarda koji propisuju dimenzije pribora za buenje. Podrazumeva se da pribor koji se koristi u jednoj kompoziciji buaeg pribora mora biti u okviru istog sistema standarda. Inenjersko praktino iskustvo preporuuje ak i istog proizvoaa.

4Svi poznati standardi nalaze se u jednom od dva merna sistema:Metriki sistemAnglo-ameriki sistem

U metrikom sistemu najpoznatiji je Craelius standard koji je uspostavio poznati svetski proizvoa sa istim imenom. Ovom sistemu pripada i JUS standard koji je izuzev malih razlika istovetan Craelius standardu.

U Anglo-amerikom (inch) sistemu bitna su dva standarda DCDMA (Diamond Core Drill Manufacturers Association) tj. Ameriki standard i CDDA (Canadian Diamond Drilling Association) tj. Kanadski standard.

Svi standardi propisuju spoljanji i unutranji prenik dijamantske krune, spoljanji prenik spojnice. Standardizovane su i dimenzije ostalog pribora, vrste materijala od koga se izrauju i nain spajanja.

5Slika 1. Uporedni pregled dimenzija kruna, jezgrenih cevi, buaih ipki i oblonih kolona Craelius i DCDMA standarda

6Metriki standard propisuje deset veliina kruna (36, 46, 56, 66, 76, 86, 101, 116, 131, 146) koje se upotrebljavaju sa raznim tipovima cevi za jezgrovanje. U ovom sistemu predvieno je da spojnica proiriva ima prenik 0,2 - 0,3 mmvei od spoljnog prenika odgovarajue krune. Na slici br. 1 dat je uporedni prikaz standardnih prenika buenja, njima odgovarajuih cevi za jezgrovanje, buaih ipki i oblonih kolona Craelius i DCDMA standarda.

1 Spojnice

Spojnica krune (proiriva) spaja buau krunu sa cevi za jezgrovanje, odnosno aparatom za jezgrovanje. Izrauje se od kvalitetnog alatnog elika. Moe biti u standardnoj izradi ili slui i kao proiriva kada ima ugraena seiva od volfram karbida ili dijamantska seiva. U tom sluaju odrava prenik buotine i stabilizuje jezgrenu cev. Izgled spojnice proirivaa prikazan je na slici br. 2.

7Slika 2. Spojnice proirivai

2 Hvatai jezgra

Hvata jezgra ima funkciju da pri podizanju aparata za jezgrovanje, a po zavrenom buenju, vrsto stegne jezgro i omogui njegovo kidanje. Takoe, omoguava prihvat jezgra u cevi do iznoenja na povrinu. Hvata jezgra se zavisno od tipa aparata za jezgrovanje nalazi u kruni ili u spojnici. Mogupoloaj hvataa sa principom njegovog delovanja prikazan je na slici br. 3. Hvata je sa unutranje strane nazubljen kako bi to vre uhvatio jezgro. Kuite hvataa jezgra je konusno, kao i spoljna strana hvataa. Izrauje se od kvalitetnog visoko elastinog i ilavog elika.

8Jezgro, formirano seivima po unutranjem obodu krune, prolazi kroz hvatai spojnicu i ulazi u cev. Pri nailasku na hvata potisne ga u gornji deo kuita i irei ga, uz blagi otpor prolazi kroz njega. Po zavrenom buenju tj. punjenju cevi prekida se rotacija i kompozicija buaeg pribora se ureajima za manevrisanje povlai navie. Hvata, poto je priljubljen uz jezgro, povlai se u sueni deo kuita i sve vre stee jezgro. njegova nazubljena unutranja strana onemoguava proklizavanje jezgra. Kada sila zatezanja prevazie vrstou na istezanje stene koja se bui doi e do kidanja jezgra ispod hvataa.

Tokom svakog sklapanja aparata za jezgrovanje, pre njegovog sputanja u buotinu, proverava se stanje hvataa. Moe se dogoditi da je hvata pohaban i da ne stee jezgro dovoljno vrsto i da se ne moe izvriti njegovo kidanje po zavrenom buenju ili da ga ne dri dovoljno vrsto i da jezgro ispadne u buotinu tokom izvlaenja kolone buaeg pribora. Ovo se najee dogaa kada se sa novom krunom koristi ve pohaban hvata. Kada se sa starom krunom, koja zbog troenja seiva po unutranjem obodu daje jezgro neto veeg prenika, koristi nov hvata moe se dogoditi da jezgro ne moe da proe kroz njega i da ga slomi. Da bi se ovakve havarije za vreme buenja spreile najbolje je sa novom krunom koristiti nov hvata.

9Slika 3. Poloaj hvataa jezgra i princip rada

Na slici br. 5 pokazani su standardni hvatai jezgra.

Slika 4. Izgled dna buotine posle kidanja jezgra

Ponekad se dogodi da se jezgro prekine u samom hvatau, i tada deo jezgra spojen sa matinom stenom ostaje u buotini, slika br. 4.

10

Hvata jezgra za debelorezne krune

Hvata tipa korpa za rastresite stene

Hvata sa prolazima za isplaku sa strane

Slika 5. Hvatai jezgra

11

3 Buae ipke

Buae ipke su deo pribora za buenje koje se koriste u svim fazama tehnolokog procesa izrade buotine: buenja, kidanja jezgra, svih manevrisanja, vaenja i sputanja cevi za jezgrovanje, izvlaenja oblonih kolona, spasavanja u buotini itd. Buaa ipka u procesu buenja prenosi obrtni momenat i aksijalno optereenje i slui za dovoenje ispirnog fluida do buae krune. Postoje razne konstrukcije buaih ipki, ali se sve povezuju sa spojnicom izmeu dve ipke i uvek su to spojevi sa navojem. Na slici br. 6 prikazane su buae ipke firme Craelius.

Slika 6. Buae ipke

12

Na slici br. 7 prikazan je izgled i presek buae ipke sa spojnicom kao i tabelarni pregled standardnih dimenzija i teina. Teina buaih ipki je veoma bitan parametar za projektovanje buenja. U zavisnosti od zahtevane duine i prenika buenja usvaja se odgovarajui sastav buaeg pribora. Teina kolone buaeg pribora uslovljava izbor maine i opreme za manevrisanje koja moe savladati tu teinu. Upravo iz razloga velike teine kolone buaeg pribora proizvode se i ipke od legiranog aluminijuma. Kod ovih ipki krajevi na kojima je navoj su od elika.

Slika 7. Buaa ipka sa spojnicom

13

Na slici br. 8 prikazana je buaa ipka wire line koja je neto drugaije konstrukcije. Ove ipke su veeg prenika. njihov spoljni prenik je isti kao spoljni prenik cevi za jezgrovanje. Kroz wire line buau ipku se izvlai i sputa aparat za jezgrovanje (unutranja cev za jezgrovanje), pa je i konstrukcija spojnice prilagoena ovoj nameni.

Buaa ipka je tokom svog rada u zavisnosti od tehnoloke faze optereena na istezanje, pritisak, uvijanje i izvijanje. Optereenje na istezanje dominantno je u procesu manevrisanja buaim priborom (izvlaenje i sputanje), mada se javlja i kod drugih tehnolokih postupaka: spasavanja buaeg pribora, izvlaenja oblonih kolona itd. Kod dubokih buotina teina kolone buaeg pribora vea od potrebnog pritiska krune na dno buotine. U ovoj situaciji gornji deo kolone buaih ipki optereen je na istezanje, a donji deo na pritisak.

Slika 8. wire linebuaa ipka

14

U proraunu maksimalne sile zatezanja buaih ipki ne sme se izostaviti ni uticaj trenja buaih ipki o zidove buotine, koji moe biti veliki kod jako iskrivljenih i kosih buotina, i dinamika komponenta izazvana ubrzanjem odnosno usporenjem kolone pri manevrisanju. Maksimalno naprezanje na zatezanje buae ipke javlja se neposredno ispod izvlakaa buaih ipki kod builica sa tornjem. Ovo maksimalno optereenje javlja se na poetku izvlaenja kolone buaeg pribora iz buotine i na kraju njenog sputanja u buotinu i ono se moe izraunati po formuli:

(kN)

Q1 - masa buaeg pribora u isplaci koja se rauna po formuli:

(kg)

( )321 QQQ00981,0Q ++=

rr

-= i1 1HqQ

gde je:Q - masa dunog metra buaih ipki, (kg/m)H - dubina buotine, odnosno duina buaeg pribora, (m)ri - gustina isplake, (kg/m3)r - gustina elika, (kg/m3)

15

Q2 - uticaj trenja kolone buaeg pribora o zidove buotine moe se izraunati po formuli:

(kg)

Po ovoj formuli uticaj trenja se moe proceniti u sluajevima kada se buotina pre izvlaenja kolone buaeg pribora dobro ispere od estica nabuenog materijala. U protivnom, i kada su buotine znatno zakrivljene optereenje izazvano trenjem moe biti i znatno vee.

( ) 12 Q3,02,0Q =

Q3- dinamiki uticaji usled usporenja i ubrzanja kolone buaeg pribora koji se raunaju po formuli:

(kg)gde je:

a - ubrzanje, odnosno usporenje pribora, (m/s2)g - ubrzanje zemljine tee, (9,81 m/s2)

gaQQ 13

=

16

U procesu buenja kolona buaeg pribora rotira. U mehanikom smislu kolona buaih ipki se ponaa kao vratilo jer prenosi obrtni moment od stezne glave na builici do krune. Najvei otpor rotaciji daje buaa kruna, ali otpor rotaciji daju i buae ipke usled trenja ipki o zidove buotine i ispirni fluid u buotini. Analogno navedenom najvei obrtni momenat je u onom delu ipke koji je u steznoj glavi. Protivno ovome do loma izazvanog uvijanjem, usled zaglave buaeg pribora, dolazi u kritinom preseku (spojevi ipki) iznad zaglave, usled naglog porasta dinamike komponente obrtnog momenta. Najvei obrtni moment limitiran je snagom motora i moe se izraunati po formuli:

(Nm)

gde je:M - najvei obrtni moment, (Nm)N - nominalna snaga motora, (kW)m - koeficijent korisnog dejstva prenosnog mehanizma od motora do stezne (rotacione) glave builicei - koeficijent mogueg preoptereenja motora, kod SUS motora 1,00 - 1,15; kod elektromotora on iznosi 1,50 - 2,00n - broj obrtaja buaeg pribora, (min-1)

nimN60000M =

17

Da bi se proces buenja odvijao po predvienom reimu, buaoj kruni osim rotacije se obezbeuje i odgovarajue aksijalno optereenje. I aksijalno optereenje se na krunu nanosi pomou ureaja na builici preko stezne (rotacione) glave i buaih ipki. [ipke su dakle u toku procesa buenja optereene na pritisak koji usled velike duine kolone izaziva njihovo izvijanje. Usled izvijanja ipke dobiju talasast oblik. Buenje sa velikim brojem obrtaja ostvaruje znatne centrifugalne sile koje pojaavaju krivljenje buaih ipki, a to za posledicu ima vee otpore rotaciji usled trenja i poveano krivljenje buotine. Spreavanje pojave prevelikog izvijanja buaih ipki moe se postii usklaivanjem prenika buaih ipki sa prenikom buenja. Tei se to veem preniku buaih ipki, koji je maksimalan kod wire line metoda buenja kod koga je najmanje izvijanje i shodno tome minimizirane vibracije obezbeuju miran rad krune i njene visoke uinke. U tabeli br. 1 data je preporuka za izbor kompozicije buaeg pribora za Craelius eline ipke.

18

Tabela 1. Odnos prenika buenja i prenika buaih ipki

Spoljni prenik buae ipke,

mm

Unutranji prenik

buae ipke,mm

Unutranji prenik

spojnice,

mm

Teina sa spojnicom,

kg/m

Maksimalna dubina

buenja,

m

Prenik buenja,

mm

33,5 24,5 15 3,3 600 36, 46, (56)

42,0 33,0 22 4,4 1000 46, 56, 66, (76,

86)

50,0 38,0 22 6,9 200056, 66, 76, 86,

(101, 116, 131, 146)

60,0 48,0 25 9,4 300066, 76,

86, 101,116, 131, 146

19

4 Ispirna glava

Na vrhu kolone buaeg pribora nalazi se ispirna glava. Postoje razne konstrukcije ispirnih glava: za velike brojeve obrtaja i velika optereenja i sl. Bez obzira na konstrukciju, svi tipovi imaju funkciju da spoje potisni cevovod pumpe za isplaku sa buaim ipkama, tj. da omogue neometanu cirkulaciju isplake uz istovremenu rotaciju buaih ipki. Ispirna glava se sastoji od dva osnovna podsklopa: gornjeg nepokretnog i donjeg pokretnog. Kada se manevrisanje buaim priborom obavlja uz pomo tornja ispirna glava na gornjem nepokretnom delu ima alku pomou koje se vea za pokretnu koturau. Na slici br. 9 prikazana je jedna tipina konstrukcija ispirne glave koja se koristi u istranom buenju.

20Slika 9. Izgled i sklopni crte ispirne glave

21

KRAJ