4. Drillships - Brodovi Za Bušenje Podmorja (2)

22 Ukorak s vremenom br. 46

U prvom dijelu ovog članka objavljenom u

prethodnom broju (45) našeg časopisa govorilo

se u kratkim crtama o operacijama brodova za

bušenje dubokog podmorja, o općim značajkama

tih brodova, o brodskoj zapovjednoj hijerarhiji,

te malo detaljnije o odgovornostima, zaduženji-

ma, i opisu rada pojedinih članova posade. U

ovom nastavku članka pokušat će se sažeto

predstaviti i opisati najvažnije uređaje i opremu

koju drillship koristi pri bušenju podmorskog

vrela.

glossary.oilfield.slb.com

Pojednostavljeni prikaz podmorskog bušenja

Derrick – Toranj za bušenje

Toranj za bušenje je visoka rešetkasta

čelična konstrukcija koja služi za podizanje i

spuštanje bušaće opreme preko čeličnog užeta i

mehanizma višestrukih koloturnika. Vitlo za ovo

čelično uže je odvojeno i nije sastavni dio tornja.

Koloturni mehanizam se sastoji od dva sklopa

kolotura. Gornji koloturni sklop (crown block)

fiksno je pričvršćen za vrh tornja, a donji koloturni

sklop (trawelling block) se pomiče po visini uzduž

tornja, te podiže ili spušta u bušotinu bilo koje na-

prave ovješene za njega. U novije vrijeme postav-

ljaju se dva derricka jedan do drugog. Dok se s

jednim buši, drugi služi za pripremu cijevnih kolo-

na.

Drawworks - Vitlo

To je električki pogonjeno vitlo s velikim

promjerom bubnja koje služi za namatanje ili od-

matanje čeličnog užeta koloturnog mehanizma na

derricku kojim se spušta ili podiže bušaća oprema.

Spuštanje užeta se odvija putem gravitacije, a

podizanje vučom elektromotora vitla.

Topdrive - Ovješeni motor za bušenje

To je uređaj s jednim ili više hidrauličnih ili

električnih motora što u smjeru kazaljke na satu

okreću cijevni niz za bušenje sa opremom i svrdlom

na donjem kraju. Ovješen je kukom za donji kolo-

turnik tako da slobodno putuje gore-dolje po vo-

dilicama na dericku. Ovaj uređaj omogućava buše-

nje uz nadodavanje cijevne kolone od po tri una-

prijed spojene pojedinačne dužine cijevi (pipe

stand), Ranije, (kada je za okretanje drillstringa

služio uređaj rotary table & kelly) posada

(roughnecks) dodavala je cijevi manualno, ali mog-

lo se dodati samo jednu dužinu cijevi (joint), pa se

bušenje češće moralo prekidati radi dodavanja

slijedećih cijevi. Topdrive može vrtjeti cijevni niz i

prilikom njegova vađenja ili umetanja u bušotinu,

Ukorak s vremenom br. 46 23

pa je manja vjerojatnost da niz negdje zapne ili

se zaglavi, što može izazvati dulje zastoje dok se

takva neželjena situacija ne otkloni.

Petroleum Extension Service, University

of Austin

Top Drive

Drilling tubulars – Cijevi

Drilling Riser – Velika cijev za spa-

janje glave bušotine na morskom dnu

s brodom na površini

Radi se o cijevnom vodu većeg promjera

(do 21 in ili 53,3 cm) koji spaja podvodni BOP-

slog s brodom na površini, i služi za povrat bu-

šaćeg fluida (drilling fluid - mud) skupa sa

smrvljenim stijenjem natrag na brod. Da nije

risera iz BOP-a bi izlazio mud sa strugotinama i

to bi se gomilalo na dnu mora oko bušotine.

Riser se može ugrubo smatrati kao spoj bušotine

s brodom na površini. S vanjske strane risera

pričvršćeno je dvije ili više visokotlačnih cijevi

manjeg promjera, različitih namjena (kill, choke,

glycol i booster line, BOP control fluid (x2)). Te

cijevi vode od BOP-sloga i spajaju se na odgo-

varajuće uređaje na

brodu. Choke linija

služi za dovođenje

visokog tlaka mulja

na atmosferski tlak

preko choke-ventila,

dok je kill linija spo-

jena s visokotlačnim

muljnim pumpama

radi kontrole vrela u

raznim situacijama.

Choke, kill i glycol

cijevne linije rade

pod visokim tlakom

(1020 bar). Zbog ve-

like ukupne težine

risera cijevne sekci-

je obložene su tak-

vim materijalom koji

povećava uzgon i na

taj se način sma-

njuje opterećenje na

BOP i na konduk-

torsku cijev, ali ne-

ke su sekcije risera

radi kombiniranja

ostavljene bez tih

uzgonskih obloga.

Riser ne može slo-

bodno stajati, jer bi

se urušio. Stoga se

on za brod hvata pre-

ko uređaja zvanih

tensioners (nateza-

či). Oni preko če-

2hoffshore.com ličnih užadi održa-

Tipični Deepwater vaju riser ujedna-

Marine Riser čeno napetim i tako

ga drže u usprav-

nom položaju. Wireline riser tensioner je hi-

dropneumatska naprava. Sastoji se od velikog

okomitog hidrauličnog cilindra i pripadajućeg

rezervoara s uljem i stlačenim zrakom, te s dva

koloturna bloka na oba kraja, od kojih je je-

dan blok spojen za cilindarsku motku, a drugi

učvršćen izvana za donji kraj cilindra. Čelično

uže od 2 ½ inča koje prolazi kroz oba dvostruka

koloturnika učvršćeno je jednim krajem za ne-

pomični dio natezača, a drugi je kraj vezan za

riser preko prstena na kliznoj spojnoj cijevi

risera. Podešavanjem tlaka zraka u rezervoa-


wikipedia.org

Riser cijevi s uzgonskim oblogama

ru natezača može se mi-

jenjati jakost natezanja ri-

sera. Kad se brod podiže ili

spušta na valovima ovaj

sustav natezača s čeličnom

užadi djelovat će kao pred-

napregnuta opruga, i tako

održavati potrebnu nateg-

nutost riserskog cijevnog

niza. Obično je ugrađeno

po četiri para natezača sa

svake strane broda, što

čini ukupno 16 natezača sa

silom vuče od 91 tone sva-

ki. Gibanje hidrauličkog

klipa natezača iznosi 3,8

wikipedia.org m, a time se preko dvostru-

Natezači risera kih kolotura postiže pomi-

canje nateznog užeta u du-

ljini od oko 15 m, sasvim dovoljno za tu svrhu.

Natezači risera dakle kompenziraju okomito

gibanje broda na valovima i održavaju njegovu

fizičku cjelovitost. Na dnu risera, a povrh BOP-

a nalazi se uređaj nazvan LMRP (Lower Marine

Riser Package).

Drillstring – Bušaći cijevni niz

Bušaći cijevni niz se sastoji od niza poje-

dinačnih bušaćih cijevnih elemenata (drilpipe)

duljine 12 m, spojenih jedna sa drugom preko

posebno narezanih krajeva koji se zovu tool

joints. Na donjem kraju niza nalazi se donji ci-

jevni bušaći komplet (Bottom-hole assembly –

BHA) uz bilo koji drugi alat za okretanje svrdla

ili prodiranje u bušotinu. Donji cijevni bušaći

komplet može se sastojati od svrdla (drill bit),

spojnog nipla, u nekim slučajevima i tzv. mud-

motora (koji pospješuje vrtnju svrdla), od ci-

jevnih umetaka debelih stijenki (drill collar) koji

služe za podešavanje pritiska na svrdlo, a može

imati i uređaj za nabijanje udarcima (jarring

device). Nosi i umetke za mjerenje (MWD) i za-

pisivanje (LWD) istovremeno dok se buši, ili

umetke za usmjereno bušenje (directional dril-

ling). Kad umetci sadrže mjerne elektromag-

netske naprave tada se ispred i iza njih postave

posebni cijevni umetci napravljeni od nemag-

netičnih kovina (prokroma ili drugog) radi spri-

ječavanja interferencije. Bušaći cijevni niz fizič-

ki spaja odgovarajuće uređaje na brodu s donjim

bušaćim kompletom i svrdlom na njegovu kraju.

On svojom težinom pritišće na bušaće svrdlo, a

inače služi za podizanje, spuštanje i vrtnju do-

njeg bušaćeg kompleta sa svrdlom, te za dostavu

bušaćeg fluida na svrdlo na dnu bušotine.

Casing string – Niz zaštitnih

čeličnih cijevi

Iz više razloga provrt bušotine ne može se

ostaviti gol, bez zaštite. U svrhu zaštite u provrt

bušotine umeće se zaštitni cijevni niz (casing).

Casing string glossary.oilfield.slb.com

Surface casing je cementiran

da bi se spriječilo prodiranje

ugljikovodika u druge slojeve,

te da bi podržao BOP i ostale

casing strings

Intermediate casing string ce-

mentiran da bi se spriječilo

komunikacija između formacija

i time gubitak cirkulacije u

bušotini

Production casing se cemen-

tira radi sprječavanja migra-

cije ugljikovodika u druge zo-

ne i time slijeganje formacija

što snižava proizvodnju

Ugljikovodična formacija -

rezervoar vrela

Perforacije

Cementirani Conductor casing

da bi se spriječilo isticanje

bušaćeg fluida van casinga i

time eroziju tla na dnu mora


Nizovi zaštitnih cijevi (casing string).

sastavljeni od tome namijenjenih čeličnih cijevi i

grade se postupno od više već pripremljenih

cijevnih kolona od po tri cijevi dužine 12 m.

Cijevi su raznih promjera i čvrstoće, a narezane

su s vanjskim narezom na oba kraja. Spajaju se

kratkim cijevnim spojnicama (couplings) s

dvostrukim unutarnjim narezom, a spojene su uz

dodatak brtvene paste. Takav cijevni niz raznih

duljina umeće se u već priređenu bušotinu, a

nakon toga se u anularni prostor između tog ci-


Casing coupling

jevnog niza i provrta bušotine utiskuje kaša od

posebnog cementa (cement slurry). Potrebno je

čekati izvjesno vrijeme (4 do 8 sati) da cement

otvrdne. Conductor ili vodeću cijev sačinjava

kratak niz zaštitnih cijevi najvećeg promjera.

Nalazi se na vrhu bušotine i malo viri povrh

morskog dna. Na conductor se oslanja znatna

težina opreme spojene na njega. Conductor na

vrhu ima prirubnicu na koju se kopča casing

head, To je spojni cijevni adapter koji se kopča

ili za BOP tijekom bušenja, ili za glavu bušotine

(wellhead) po završenom bušenju. Glava bušo-

tine između ostalog osigurava smještaj naprave

zvane casing hanger. Na njega se vješaju nizovi

zaštitnih cijevi prilikom građenja bušotine vrela.

Uzduž niza zaštitnih cijevi na određenim razma-

cima s vanjske strane se postavljaju naprave

nazvane opružni centralizatori (bow-spring

centralizers). One služe da prilikom cemen-

tiranja drže zaštitni cijevni niz u središtu bušo-

tine i tako omoguće neprekinuti cementni omo-

tač obavijen oko niza. Osim zaštite zidova

bušotine od urušavanja, tim omotačem postiže

se i hidraulička izolacija problematičnih forma-


Bow-spring centralizer

cija, te zaštita cijevnog niza od korozije u slučaju

doticaja s agresivnim formacijskim fluidima.

Ako gornji sloj morskog dna nije konsolidiran

već je rastresit, i ako se konduktorski cijevni niz

urušavanjem sam ne učvrsti, tada se on mora

cementirati. Nakon postavljanja conductora na-

stavlja se s bušenjem i zatim se umeće slijedeći

zaštitni cijevni niz (intermediary casing), narav-

no manjeg promjera. Taj niz može biti dosta

dugačak, pa se eventualno može podijeliti u dva

niza, svaki slijedeći niz manjeg promjera od

prethodnog. Završni zaštitni cijevni niz naj-

manjeg promjera naziva se production casing ili

oil string. Nalazi se na dnu bušotine tj. u

proizvodnom rezervoaru. Potpuno je cementiran

i perforiran na kraju, te tako komunicira s

fluidom iz rezervoara. Casing može biti izveden

tako da nizovi zaštitnih cijevi osim prvoga ne

idu do vrha bušotine, već su fiksirani, tj. ovješeni

za unutrašnju stopu na donjem kraju prethodnog

niza putem naprave nazvane liner hanger. Su-

stav zaštitnih cijevi linerskog tipa najbolje je

opisati kao jedan rastegnuti cijevni teleskop, s

više cijevnih nizova umetnutih jedan u drugog,

svaki niz manjeg promjera od prethodnog. Same

cijevi u ovakvom nizu ne razlikuju se od onih

gdje se svaki niz proteže do vrha bušotine. Ovim

se načinom postiže velika ušteda na čeliku, ali je

potrebna primjena posebnih dodatnih alata koji

nisu baš jeftini.

Motion Compensation – Kom-

penzacija gibanja broda na valo-

vima Brod se na valovima može istovremeno

gibati u šest različitih smjerova ili na šest načina.

Kad se cijeli brod podiže ili spušta to nazivamo

poskakivanje ili okomito gibanje broda (heave). Gi-


banje čitavog broda naprijed ili natrag po uzdužnoj

ravni nazivamo udarno gibanje (surge). Kad se

čitav brod pomiče bočno po vodnoj ravni to

nazivamo zanošenje (sway). Podizanje ili spuštanje

broda oko središnje poprečne osi zove se posrtanje

(pitching). Ukoliko se brod njiše oko središnje

uzdužne osi to nazivamo valjanje (rolling). Kad se

brod okreće oko svoje središnje okomite osi to

nazivamo zakretanjem (yaw). Za bušenje podmorja

sa bušaćeg broda najvažnije je osigurati kompen-

zaciju okomitog gibanja broda (heave) radi ubla-

žavanja ili eliminacije utjecaja tog kretanja na

bušaći cijevni niz i na riser. Inače, učinak bušenja

postiže se pritiskom cijevnog niza (drill string) na

svrdlo. Taj pritisak ostvaruje se vlastitom težinom

niza. Sila kojom cijevni niz pritišće svrdlo može se

podešavati mijenjanjem težine cijevnih umetaka ili

mijenjanjem gustoće bušaćeg fluida (mulja).

Međutim, kad se brod na valovima pomiče po oko-

mici prema gore pritisak na svrdlo se smanjuje, a

može se čak i odvojiti od dna bušotine. Kad se brod

giba prema dolje pritisak na svrdlo može ispasti

pretjerano jak. Stoga se na vrhu dericka postavljaju

kompenzatori okomitog kretanja Oni mogu biti

pasivnog ili aktivnog tipa.

(CMC) Crown mounted compensa-

tor - Kompenzator na vrhu tornja

National Oilwell Varco

Crown Mounted Compensator

Radi se o pasivnoj napravi (PHC – Passive

Heave Compensator) koja čini integralni dio

gornjeg koloturnog sklopa. Djeluje na hidro-

pneumatskom principu, i sastoji se od dva hidra-

ulička cilindra koja su svojim klipnim motkama

spojena na donju poprečnu gredu za koju se

hvata donji koloturni sklop. Svaki od dva

hidraulička cilindra u kojima je ulje povezan je

fleksibilnim crijevima (umbilical) sa svojim

spremnikom, u kojem je uz ulje i stlačeni zrak

(APV – Air Pressure Vessell). Tlak zraka u boca-

ma može se podešavati do 300 bar. Ovaj kom-

penzator pasivnog tipa možemo usporediti s

čeličnom oprugom, samo što u ovom slučaju

ulogu opruge igra zračni jastuk u spremnicima

(bocama). Svaki put kad se brod kreće prema

gore ili dolje ova naprava reagira tako da nastoji

cijevni niz sa svrdlom izolirati od okomitog

kretanja broda. Pritom mora svladati i otpor u

brtvenicama. Ukoliko je okomiti pomak broda

manji od 1,8 metra - brzina reakcije ove naprave

je spora, što rezultira pomakom cijevnog niza u

odnosu na morsko dno od oko 0,9 m, a učin-

kovitost naprave u tom slučaju iznosi manje od

40 %. S druge strane, ako je okomiti pomak

broda veći od 3,7 metara vrijeme reagiranja je

brže i pomak cijevnog niza tada iznosi oko 0,6

metra, što povećava učinkovitost ove naprave na

oko 85 %, što je još uvijek nedovoljno. Stoga je

potrebno kombinirati pasivni kompenzator kre-

tanja s djelovanjem aktivnog kompenzatora, tako

da rade udruženo.

AHC - Active heave compensator -

Aktivni kompenzator

To je takva naprava koja hidrauličnom sna-

gom aktivno potpomaže i ubrzava reakciju pa-

sivnog kompenzatora. Naprava se sastoji od dva

hidraulična cilindra čije su motke vezane za

donju poprečnu gredu. Cilindri su spojeni flek-

sibilnim crijevima na posebno jaku booster hi-

drauličnu pumpu, snage elektromotora reda

veličine 300 do 500 kW. Poseban uređaj (Motion

refference unit) montiran na brodu nadzire oko-

mito gibanje broda kao i položaj motki cilindara,

i tako primjenom hidraulične snage poboljšava

rad CMC kompenzatora, svladavajući otpore u

vlastitim brtvenicama, brtvenicama CMC-a i

druge otpore na koje nailazi cijevni niz. AHC se


mora prethodno podesiti na potrebnu vrijednost

pritiska na svrdlo (WOB – weight on bit). Udru-

ženim djelovanjem ovih dvaju kompenzatora

ukupna učinkovitost uređaja se povećava na više

od 95 %, a pomak cijevnog niza u odnosu na

morsko dno smanjuje se na samo 10 cm, bez ob-

odp.tamu.edu

Kombinirani PHC i AHC kompenzator

zira na veličinu okomitog gibanja broda. Sustav

je djelotvoran sve do okomitog gibanja broda od

7,3 m. Usput, s ovakvim uređajem nije potrebno

izvlačiti cijevni niz radi mijenjanja njegove te-

žine. Ovakav sustav PHC-AHC poboljšava i

mnoge druge kvalitete bušenja, primjerice, brzi-

nu penetracije ili primjenu posebnih tipova svr-

dala.

Slip joint & Swivel joint on Riser –

Klizni i podesivi cijevni spojevi na

riseru

Kako je već objašnjeno, da bi se omogućilo

funkcioniranje risera treba kompenzirati utjecaj

okomitog gibanja broda na riser. Stoga se na

vrhu cijevnog niza risera, odmah ispod broda,

postavlja posebna sekcija nazvana klizna spojna

cijev (slip joint). Radi se o dvije cijevi koje

teleskopski kližu jedna u drugoj. Dno vanjske

cijevi spojeno je na riser, a na njenom vrhu

učvršćen je prsten za koji se hvataju čelična užad

natezača (tensioners). Kako se brod giba gore-

dolje tako se te teleskopske cijevi uvlače ili iz-

vlače jedna iz druge, pa riserski cijevni niz nije

shipsandoil.com

Klizni cijevni spoj na vrhu risera

pod utjecajem gibanja broda i ostaje relativno

miran i odgovarajuće napet. Uzduž vanjske cije-

vi s vanjske strane idu do šest servisnih linija s

priključnicama za fleksibilna crijeva. Vrh unu-

tarnje cijevi kliznog spoja pričvršćen je za tzv.

diverter (preusmjerivač) koji se nalazi ispod

rotacijske ploče. Donji dio unutarnje cijevi

završava zaustavnim prstenom, a između dvaju

cijevi nalaze se brtveći elementi radi sprje-

čavanja istjecanja bušaćeg fluida (mud). Osim

ovoga, potrebno je kompenzirati i utjecaj va-

ljanja i posrtanja, te korigirati manje hori-

zontalno pomicanje pozicije broda u odnosu na

koordinate bušotine. U tu svrhu postavljaju se

dva kuglasta okretna cijevna umetka (swivel

joint), jedan povrh BOP-a, a drugi ispod diver-

tera.

DPS – Dynamic Positioning System

Dinamičko održavanje pozicije broda

Uzimajući u obzir da se bušaća oprema kat-

kad spušta na tisuće metara prije nego što i

dotakne dno oceana, lako je zamisliti da i manji

pomaci bušaćeg broda na površini mogu izazvati

drastične negativne posljedice na operacije bu-

šenja. Stoga je vrlo bitno neprestano održavanje

lokacije broda na određenim koordinatama, toč-

no povrh bušotine. To se postiže primjenom su-

stava dinamičkog pozicioniranja (DPS). Sustav

dobiva satelitske GPS signale i dodatne signale

sa posebnih senzora raspoređenih na morskom

dnu oko bušotine. DPS sustav dobiva i meteo-

rološke podatke o vjetru i valovima. Na osno-


vi svih tih signala računalni sustav šalje rezul-

tirajuće kontrolne signale na šest azipodnih po-

tisnika, smještenih dva po krmi i dva po pram-

cu, te po jedan sa svake strane broda. Na taj se

Kongsberg

način usprkos jakom vjetru, valovima i povr-

šinskim strujama brod održava na lokaciji točno

povrh točke bušenja. Ukoliko se brod ne može

održavati na lokaciji, bilo da je to uslijed iz-

vanredno jakog nevremena ili kakvog kvara

propulzijskog sustava, tada je nužno udaljiti brod

sa te pozicije. Prethodno treba na morskom dnu

odvojiti riser od BOP-sloga ili, još gore, potpuno

odbaciti riser. Neke lokacije na oceanima mogu

imati vrlo jake površinske struje, jače i od 5 čv.

Međutim, tu su i međustruje i pridnene struje.

Ukoliko sve ove struje teku u različitim i su-

protnim smjerovima, to može uzrokovati ozbilj-

ne probleme pri bušenju ili zadržavanju lokacije.

Stoji činjenica da se riser održava uspravnim

preko natezača, a sustav BOP-riser može pod-

nijeti izvjesna manja odstupanja glede lokacije

broda naspram položaja glave vrela. Ali, pri

većem otklonu lokacije riser se blago savije.

Ukoliko se bušenje nastavi, dolazi do oštećenja

risera na njegovu gornjem kraju uslijed doticaja

s rotirajućim drill-stringom. I struja od samo 2

čv može prouzročiti savijanje risera. Ako se bu-

šenje u ovim uvjetima nastavi, rotirajući dril-

lstring (koji visi okomito u odnosu na savinuti

riser) dolazi u kontakt sa stijenkom risera, Na

ovaj način riser će se vremenom zasigurno

probušiti, što će izazvati velike glavobolje.

Blowout – Erupcija vrela Često se u starim filmovima moglo vidjeti

kako na naftnim poljima, kad se prilikom bušenja

naiđe na jak podzemni pritisak, izbije gejzir nafte i

zalije sve živo oko sebe. To se tada teško moglo

spriječiti, sve dok 1922. nije izumljen prvi Blowout

Preventer. Erupcija vrela je naglo, silovito i nekon-

trolirano izbijanje fluida pod pritiskom u provrt

bušotine, ili iz vrela, ili iz okolne geološke forma-

cije. Ako se erupcija ne predvidi ili brzo ne spriječi,

tada izbija na površinu, s težim posljedicama. Ti

fluidi koji izbiju iz bušotine mogu biti slana voda,

ulje, plinovi ili mješavina istih. Ako pritisak fluida

koji izbija iz okolne geološke formacije u provrt

bušotine nadvlada hidrostatski tlak ili gustoću

drilling fluida - taj događaj naziva se kick. On se

može ispraviti hitrim reagiranjem drillera (po-

stupcima - kill, snubbing, stripping) a to su razne

operacije kojima se uspostavlja potreban tlak u

provrtu bušotine. U krajnjim slučajevima mora se

bušotinu što prije začepiti. Najteži slučajevi za

rješavanje, a ujedno i najskuplji, su tzv. podzemna

izbijanja, kada unutarnji tlak jednog prirodnog

rezervoara u vrelu probije stijenu oko provrta

bušotine i spoji se s drugim rezervoarom u vrelu.

Blow Out Preventer (BOP) – Naprava

za sprječavanje erupcije iz vrela


Blow-out preventer (BOP)


Blow out preventer je slog raznih većih

hidraulički operiranih BOP-ventila spojenih i

naslaganih jedan ponad drugog, a služe za hitro

zatvaranje bušotine u cilju sprječavanja blow-

outa, tj. nagle erupcije sadržaja vrela. BOP-ven-

tili mogu biti anularnog ili zasunskog tipa.

Anularni BOP-ventil je u obliku gumenog

kolača (američka krafna s rupom u sredini,

torus) kojeg se hidraulički prignječi tako da

začepi anularni prostor oko bušaće cijevi, oko

zaštitne cijevi ili oko otvorenog provrta. Za-

sunski tip BOP-ventila (ram valve) ima jaku

čeličnu ploču s rupom u sredini i razdijeljenu na

dvije polovice. Pod pritiskom dvaju snažnih hi-

drauličnih cilindara (hydraulic rams) koji dje-

luju sa nasuprotnih strana dvije se ploče spoje

zajedno i zatvore prostor oko cijevi. Spojne po-

vršine obložene su elastomerom radi brtvljenja.

Sličan tip, ali bez rupe u sredini, služi za za-

tvaranje provrta bušotine ukoliko je bušaća

watercrunch.com

cijev izvučena. Poseban tip zasunskog BOP-

ventila (shear ram) ima dvije oštre čelične ploče

koje potpuno prerežu bušaću cijev i tako zatvore

bušotinu, dok se cijevni niz tada spusti na te

ploče. Naravno, u nastojanju da se povrati kon-

trola nad tlakom u bušotini ovakva se operacija

primjenjuje kao zadnja šansa. BOP-slog se može

po volji kombinirati, ovisno o prilikama i oče-

kivanim situacijama. Tipični BOP-slog sačinjava

nekoliko zasunskih BOP-ventila na donjem kraju

koji se zatvaraju oko bušaćih cijevi različitih

promjera, jednog ventila sjekača te jednog ili

dva anularna BOP-ventila na gornjem kraju.

BOP-slog ima još na sebi razne špule, adaptere,

cijevne spojeve itd. kako bi se u slučaju inci-

denta mogla postići cirkulacija fluida u bušo-

tini pod tlakom. Aktiviranje BOP ventila vrši se

s broda daljinskim putem.

Moon pool – Bušaći zdenac

Zdenac s morskom vodom smješten po sre-

dini broda ispod dericka i drilling floora i otvoren

na dnu broda, kroz kojega se bušaća oprema podiže

ili spušta u more.

Iron roughneck – automatski

uređaj za spajanje i odvajanje cijevi

Već je ranije spominjano da je postupak

spajanja i odvajanja bušaćih cijevi svojevremeno

tekao manualno, uz uporabu rotacijskog stola i s

ručnim alatima. To je bio izuzetno naporan i opasan

posao. Danas se ta operacija radi uz pomoć polu-

automatskog hidraulički pogonjenog uređaja zva-

nog iron roughneck i bez učešća osoblja (rough-

necks) na samom drill flooru. Bilo da se radi o

izvlačenju cijevi iz bušotine ili uvlačenju u nju, ovaj

uređaj uz rotacijski stol ima alate kojima spaja ili

razdvaja dva cijevna elementa. Cijevi se sa vodo-

ravnih skladišnih stalaža na palubi zglobnom

dizalicom, a zatim poluautomatskim uređajima do-

premaju i postavljaju u okomit položaj, te umeću

u rotacijski stol koji ih svojim hidraulički operi-

ranim klinovima (slips) čvrsto pridrži. Cijev svojim

unutarnje narezanim krajem (box) gleda prema

gore. Nakon toga, povrh nje se postavi druga ci-

nov.com

NOV MPT-200 Hydratong roughneck


jev s vanjski narezanim krajem (pin) prema do-

lje. Iron roughneck tada obuhvati i stisne donju

cijev, a zatim zavrti gornju cijev, tako da se

narezani krajevi obaju cijevi zaviju jedan u

drugog. Nakon toga uređaj odmjerenim momen-

tom taj cijevni spoj stisne do kraja i odmakne se

od spojenih cijevi. Ovakav postupak omogućava

pripremu ili građenje tzv. pipe stands – cijevnih

kolona sastavljenih od triju cijevnih elemenata.

Tako spojene cijevne kolone uređaj smješta u

obližnje okomite stalke (stand racks), gdje

čekaju na uporabu. U slučaju vađenja drill-

stringa radi promjene svrdla ili iz nekog drugog

razloga razdvajanje cijevnih kolona postiže se

jednostavnim okretanjem alata roughnecka u

suprotnom pravcu (obratno od kazaljke na satu).

Drill bit – Bušaće svrdlo

osha.gov

Roller tri-cone bušaća svrdla

Smješteno na kraju drill stringa nalazi se

bušaće svrdlo. To je rotacijska naprava koja se

obično sastoji od tri okretljiva stošca (tri-cone)

napravljena od vrlo tvrdih tvari; obično od visoko

legiranih čelika. Kod posebno dizajniranih svrdala u

zube je umetnut tungsten karbid, a ponekad se

umeću i industrijski dijamanti. Ti zubi prodiru u

stijenu, režući, stružući i mrveći je. Kroz sredinu

svrdla dotječe bušaći fluid koji podmazuje svrdlo i

odnosi strugotine natrag na brod. Postoji puno

tipova, oblika i veličina svrdala. Neka od njih bolje

rade na specifičnim slojevima stijenja, pa se na jed-

nom vrelu može primijeniti više tipova svrdala.

Osim toga, oni se troše i s vremena na vrijeme

potrebno ih je zamijeniti. Kad se mijenja svrdlo

treba izvući kompletni bušaći cijevni niz u ko-

lonama od po tri cijevi, postaviti drugi tip svrdla ili

zamijeniti istrošeno, a zatim ponovno uvući niz u

bušotinu, kolonu po kolonu i nastaviti bušenje.

Drilling fluid (Mud) – Bušaći

fluid

Oil & Gas UK

Cirkulacija bušaćeg fluida

Bušenje dubokih i problematičnih vrela po-

stalo je izvedivo primjenom naprednijih bušaćih

tehnologija, ali i učinkovitijih i djelotvornijih buša-

ćih fluida. Ti fluidi, kolokvijalno nazvani i muljem

(mud) igraju više važnih uloga. U prvom redu bu-

šaći fluidi u bušotini suspendiraju smrvljeno stijenje

držeći ga u lebdećem stanju, zatim podmazuju i

hlade svrdlo, kontroliraju pritisak u bušotini, omo-

gućavaju uzgonsku silu na cijevni niz, uravnote-

žuju izložene zidove provrta bušotine, te cirku-

lacijom vraćaju suspendirane strugotine natrag na

brod. Bušaći fluidi razvijali su se kroz povijest, od

obične vode (Kina, 3. stoljeće) i tekućeg zemlja-

nog blata početkom prošlog stoljeća, pa do današ-

njih suvremenih kompleksnih mješavina na osnovi

vode, ulja ili sintetskih tekućina. Današnji bušaći

fluidi u svom sastavu sadrže tekućine, krute tvari, a

ponekad i plinove. Mogu biti u obliku mješavina,

otopina ili emulzija. Mud engineer nadzire podatke

o različitim sastavima formacijskih slojeva na koje

se bušenjem nailazi te odlučuje o sastavu mješavine

koja tom sastavu najbolje odgovara, ili koja pogo-

duje raznim eventualnim situacijama koje se do-

gađaju tijekom bušenja. Ta osoba stalno nadzire

proces bušenja dodavajući razne aditive kako bi se,


recimo, povisilo uzgon ili smanjilo trenje. Što je

dublja bušotina to je potreban dulji bušaći cijevni

niz, pa isti može postati vrlo težak. Zbog toga

bušaći fluid igra važnu ulogu, jer gušći fluid

povećava uzgon i olakšava težinu niza. Osnovna

punila bušaćeg fluida jesu prirodni materijali barit i

bentonit. Mineral barit (barijev sulfat) samljeven u

fini prah dodaje se u fluid radi povećanja njegove

težine. Što je bušotina dublja to više barita treba

dodavati da bi se povećala gustoća mješavine, a

time i uzgonska sposobnost. Barit je nemagnetičan,

kemijski je neutralan i nije toksičan. Za bušenje se

zahtijeva da bude dovoljno gust, sa specifičnom

težinom od najmanje 4,2. Bentoniti su pak prirodne

gline nastale od vulkanske lave. Natrijev bentonit

ima jaku higroskopnu osobinu. Zbog svojih odlič-

nih koloidalnih osobina dodaje se u bušaće fluide

radi povećanja viskoznosti. Inače, važna osobina

bušaćih fluida je činjenica da se pri snižavanju

okretanja bušaćeg cijevnog niza viskozitet fluida

povećava. Stoga, pri normalnom bušenju fluidi

imaju tekuću konzistenciju, a kad se bušenje zau-

stavi prelaze u puno čvršću supstanciju, nalik na

gel, i ne dozvoljavaju da se strugotine slože na dnu

bušotine, već ih drže u lebdećem stanju. Pri oda-

biru fluida ili mijenjanju njegovih osobina treba

voditi računa i o utjecaju na okoliš. Neki od fluida

na bazi ulja prikladni su za stijenje koje sadrži soli,

ali ti fluidi mogu zagaditi okoliš, dok se za fluide

bazirane na vodi smatra da su prikladniji za pod-

vodno bušenje, jer imaju manji potencijal zagađi-

vanja okoliša. Kada se bušaći fluid vrati natrag na

brod obrađuje se preko posebnog sustava za sepa-

raciju koji uključuje tresuća sita (mud-shakers),

mud-pumpe, centrifuge, hidrociklone, otplinjavače i

slično, tako da se uporabivi dio starog fluida na

kraju obrade miješa sa svježim fluidom ili s raznim

dodacima (pills) i vraća natrag u proces bušenja.

Neuporabivi dio, uglavnom strugotine s dijelom

neuporabivog mulja, odlaže se u spremnike za kas-

niju otpremu na kopno u svrhu konačnog zbrinja-

vanja.

Hydraracker ™ – Uređaj za

manipulaciju cijevima i pri-

premu cijevnih kolona

Hydraracker™ je poluautomatski uređaj za

manipulaciju cijevima (tubulars). Njime se cijevi

premještaju, uspravljaju i tada grade cijevne kolone

National Oilwell Varco

HR-IV Parallel Standbuilding Hydraracker

(tri do četiri drill pipe ili casing pipe elementa spo-

jena skupa). Nakon toga cijevne kolone se smje-

štaju u okomite stalke (racks). Nadalje, uređaj služi

za premještanje kolona sa stalaka i spajanje na

cijevni niz, ili za odvajanje od cijevnog niza i spre-

manje tih kolona natrag na stalke. Uređaj se sastoji

od niza hidraulički pogonjenih naprava, a cijelim se

sustavom upravlja iz kontrolne kabine bez pri-

sutnosti osoblja na drilling flooru. U kombinaciji s

iron roughneckom, ovaj sustav za manipulaciju

svim vrstama cijevi omogućava odvijanje svih tih

operacija u isto vrijeme dok se na drugom derricku,

odvija bušenje, tako da su prekidi bušenja svedeni

na minimum. To sve rezultira većom uštedom na

vremenu i većom sigurnošću na drill flooru.

Christmas Tree (X-mas Tree)

– Podvodna ventilna postaja

Christmas tree je sklop ventila, špula,

manometara i prigušnica pričvršćen na vrhu bu-

šotine, tj. na wellheadu. Svojim izgledom podsjeća

na božićno drvce s ukrasima, odatle i nadimak. S

obzirom da se svi ti ventili i uređaji nalaze na dnu

mora oni su skupa s upravljačkom ormarićem smje-

šteni u zaštitnu čeličnu kutiju ili čvrsti okvir.

Opremljeni su hidrauličnim ili elektronskim na-

pravama kojima se može manipulirati s broda preko

spojnih vodova (umbilicals) ili putem podvodnog

daljinski upravljanog vozila (ROV). Pri bušenju

služe za usmjeravanje i kontrolu formacijskih flu-

ida. Formacijski fluidi su svi oni fluidi na koje se

može naići u slojevima sedimentnih stijena i po-


rama stijenja, a to mogu biti nakupine ulja, plino-

va, slane vode, pijeska i soli. Nakon uspješno do-

offshore-technology.com

ABB Christmas tree

vršenog bušenja christmas tree služi za kontrolu

proizvodnje. Ti se uređaji nude u širokom dija-

pazonu veličina i konfiguracija. Kompleksnost ovih

naprava znatno se povećala u nekoliko zadnjih

desetljeća. Sada se često prave iz čeličnih blokova s

ugrađenim višestrukim ventilima umjesto da se kao

ranije grade od samostalnih ventila spojenih prirub-

nicama. Christmas tree osim ventilâ za kontrolu

može imati brojne dodatne naprave (uređaji za

intervenciju na vrelu, za injektiranje kemikalija,

plina ili vode, ili za otpuštanje prekomjernog tlaka),

a zatim tu su i mjerni uređaji i transmiteri (za

nadziranje tlaka, temperature, korozije, erozije,

količine protoka, sastava protoka, detekciju pijeska

itd). U slučaju jakog nevremena kad brod mora

prekinuti bušenje i napustiti lokaciju, ili u slučaju

kad uslijed kvara na azimutalnim potisnicima nije u

mogućnosti održavati lokaciju, mora se brzo re-

agirati sustavom odvajanja risera. Do dubine mora

od 1.300 m klasični sustav s hidrauličkom akti-

vacijom reagira u roku od 20 sekundi. Na dubinama

većim od 1.300 m vrijeme reakcije je puno duže.

Primjenom elektro-hidrauličkog sustava postiže se

vrijeme reakcije u trajanju od samo 15 sekundi.

Takav sustav šalje električne signale u kontrolni

ormarić pa pohranjena energija iz hidrauličnog

akumulatora aktivira napravu. Ovaj sustav ima više

prednosti, a među njima su i kratko vrijeme reakcije

bez obzira na dubinu mora, tanji umbilical vodovi

te brža inicijacija Remote emergency shut-downa.

Automated drillers cabin –

Upravljačka kabina

U ostakljenim i klimatiziranim upravljač-

kim kabinama, sjedeći u udobnim ergonomski obli-

kovanim sjedištima („cyber chair“) danas drilleri

pomoću joy-sticka, touch-screena i dugmadi da-

ljinski upravljaju većinom operacija rukovanja

cijevima i operacijama bušenja. U upravljačkoj ka-

bini i upravljačkom pultu smješteni su sustavi za

obradu podataka i računalni hardver. Svi oni opasni

poslovi koje je brojna posada svojevremeno prak-

ticirala na rig flooru danas su automatizirani. Bu-

šenje vrela time je postalo puno efikasnije i

sigurnije. U kabini ima 4 kontrolna punkta, ali

obično su uposlena najviše 3 drillera. Napredak u

telekomunikacijama omogućava da se svi podaci i

informacije sabrani u automatiziranoj upravljačkoj

kabini mogu u stvarnom vremenu poslati na neke

druge lokacije radi nadzora i eventualnog posredo-

vanja.

nov.com

Upravljačka kabina i „Cyber Chair“ s pultom

(National Oilwell Varco)


Remotely operated vehicle

(ROV) Daljinski upravljano

podvodno vozilo

Schilling Robotics

UHD SEAFLOOR WORKHORSE ROV

Remotely operated vehicle (ROV) može se

opisati kao daljinski upravljan podvodni robot. U

podvodnom bušenju ROV roboti služe za nad-

gledanje postavljanja podvodnih bušaćih uređaja i

naprava, za manipuliranje njihovom opremom, te

općenito za nadziranje odvijanja bušaćih operacija.

Građeni su da operiraju na većim dubinama, sve do

nešto više od 3.000 m. Sa brodom su spojeni preko

fleksibilnog spojnog voda („umbilical“- pupčana

vrpca) u kojem se nalaze: kabel za električnu

energiju, komunikacijski vodovi i vodovi za prije-

nos informacijskih signala. Zavisno o namjeni, ova

podvodna vozila rade se u raznim izvedbama i

veličinama. Heavy duty podvodni roboti (kao što je

ovaj na slici) koje suvremeni bušaći brodovi rabe

za rad u dubokom podmorju imaju hidraulični

sustav za propulziju i manipulaciju pokretan elek-

tromotorom snage od 100 do 250 KS. Opremljeni

su HD televizijskom kamerom visoke definicije,

LED reflektorima, te višenamjenskim robotskim

zglobnim manipulatorima i hvataljkama kojima

obavljaju razne zadatke (mehaničko aktiviranje

ventila, prespajanje fleksibilnih spojnih vodova

itd.), te uzgonskim blokovima od umjetne pjene ra-

di smanjenja ukupne težine, dok su neki opremljeni

i sonarnim navigacijskim sustavom.

Umbilicals – Savitljivi vodovi

U savitljive vodove spadaju;

a) hidraulički ili razni visokotlačni i drugi vodovi

koji na samom brodu spajaju fiksne uređaje sa

pomičnima,

b) podvodni savitljivi vodovi koji

spajaju brod i njegovu upravljačku

kabinu s pridnenim napravama ili s

podvodnim robotom (ROV).

Od savitljivih vodova spo-

menutih pod a) zahtijeva se da pod-

nose visoke tlakove i da budu

otporni na medije koji njima teku,

na primjer hidrauličko ulje ili mulj,

dok su vodovi spomenuti pod b)

mnogo kompleksniji i zahtjevniji u

svakom pogledu, s obzirom na veli-

ke dubine i izloženost agresivnom djelovanju mor-

skog ambijenta. Bez obzira na njihovu multifunk-

cionalnost trebaju biti što tanji radi smanjenja težine

i bolje fleksibilnosti, dok si u nekim slučajevima

opremljeni i vlastitim tensionerima.

Pripremili: Alen Grabner i B.A.

Izvori:

www.rigzone.com

www.glossary.oilfield.slb.com

www.nov.com

oilgasglossary.com

en.wikipedia.org

www.omcab.eu


Noble Drilling – „Noble Globetrotter I“

Documents

4. Drillships - Brodovi Za Bušenje Podmorja (2)