An evaluation version of novaPDF was used to create this PDF …86.122.29.153:8080/.../mecanica/manual-final-foraj.pdf · rocilor traversate, necesar executării unei sonde. Este

1

An evaluation version of novaPDF was used to create this PDF file.Purchase a license to generate PDF files without this notice.

http://www.novapdf.com/

2

FORAJUL SONDELOR

Manual Școală Profesională

Prof. STELIAN IVAN

Prof. Dr. VASILE LIVIU BOTEZATU



3

CAP I. INTRODUCEREA ÎN FORAJUL SONDELOR

1.1 Importanța lucrărilor de foraj

Dezvoltarea societăţii umane a fost şi este dependentă de resursele naturale (apa potabilă

şi industrială, combustibili fosili-hidrocarburi, cărbuni, minereuri etc). Plasarea acestora în

scoarţa terestră, la adâncimi nu întotdeauna accesibile, a impus găsirea unor soluţii pentru

identificarea şi exploatarea lor. S-au dezvoltat în consecinţă de-a lungul istoriei, tehnicile şi

tehnologiile de foraj.

Astăzi, lucrările de foraj sunt folosite în mai multe domenii: cercetare geologică,

extracţie de petrol şi gaze, exploatarea apelor subterane, executarea de lucrări miniere (puţuri,

găuri de ventilaţie), cercetări geotehnice. Sonda este o construcție minieră specială, de formă

cilindrică,verticală sau înclinată, caracterizată printr-un raport mare între lungime (adâncime)

şi diametru, executată cu instalaţii speciale. Deschiderea deformă cilindrică, fără consolidare

cu burlane, se numeşte gaură de sondă.

Partea superioară a unei sonde se numeşte gura sondei, iar parte inferioară – talpa sondei.

Gaura de sondă este delimitată lateral de peretele găurii de sondă.

Forarea (forajul) cuprinde un complex de lucrări de traversare, consolidare şi izolare a

rocilor traversate, necesar executării unei sonde. Este o operaţie de dislocare a rocilor şi de

evacuare la suprafaţă a fragmentelor rezultate (detritus). Forarea sau săparea sondelor se

execută cu ajutorul instalaţiilor de forare (foraj). Funcţie de scopul urmărit instalaţiile de foraj

sunt de capacitate mare (sonde sau instalaţii grele de foraj) şi instalaţii de foraj de mică

adâncime (sondeze , sau instalaţii uşoare de foraj). Sondele cu putere instalată mare (mii de

CP), execută găuri la adâncimi mari (mii de metri), cu diametre mari (sute de mm la 7000

mm - forajele de mare diametru). Garnitura de foraj utilizată este de diametru mare (se

măsoară în inci = țol; 1inci= 25,4 mm). Sondezele au puteri instalate mici (sute de CP),

execută găuri frecvent de până la 1000 m, dar pot ajunge şi la 2000 m, găuri cu diametre mici.

Dislocarea rocii în talpa sondei se execută cu instrumente speciale. Scopul executării forajului

impune modul în care se face dislocarea rocii în talpa sondei. Pentru forajele de cercetare,

care urmăresc obţinerea unor eşantioane, dislocarea în talpa sondei se face circular, cu

ajutorul unui instrument numit cap de carotieră (freză). În acest caz vorbim de forajul prin

carotaj mecanic. Eşantioanele obţinute se numesc carote. Dacă dislocarea în talpa sondei este

circulară completă, instrumentul de dislocare se numeşte sapă. Instrumentul de dislocare este



4

antrenat cu ajutorul garniturii de foraj (prăjini de foraj), iar detritusul este scos la suprafaţă de

fluidul de foraj (de circulaţie).

1.2 Scurt istoric al forajului sondelor

Dacă se includ în categoria, sondelor şi construcţiile similare executate manual, se

poate afirma că începuturile forajului trebuie căutate în antichitate. Astfel, în China, cu circa

2000 ani î.H., se săpau sonde cu adâncimea de aproximativ 500 m, pentru extragerea apei

sărate din care se obţinea apoi, prin evaporare, sarea.

Până la apariţia forajului, în Ţările Române petrolul era exploatat prin puţuri săpate

manual; documente scrise asupra săpării puţurilor datează din secolul al XVI-lea, dar cu

siguranţa ca această preocupare are o vechime cu mult mai mare la noi în ţară. În Moldova

puţurile aveau o secţiune circulară, iar pereţii erau consolidaţi cu o împletitură de nuiele; în

Muntenia, secţiunea puţurilor era pătrată, iar pereţii erau consolidaţi cu ţambre de lemn. Se

cunosc, de asemenea, „procedeele tehnice" folosite pentru coborârea şi extragerea din puţ a

meşterului fântânar, pentru aerisirea locului de muncă (cu ajutorul unor foaie), pentru

iluminatul la talpa puţului (cu ajutorul unor oglinzi care reflectau lumina solara) etc. Cert este

că se lucra în condiţii din ce în ce mai grele pe măsură ce puţul se adâncea, principalele

greutăţi fiind lipsa de aer, emanaţiile de gaze, pericolul de explozie şi de dărâmare a pereţilor;

de altfel, mulţi dintre constructorii de puţuri au plătit cu viaţa temeritatea lor. Ca recorduri de

adâncime se semnalează: puţul Aneloaia de la Lucăceşti — 250 m, puţul Sfetescu de la Băicoi

— 240 m, puţul de la Breaza — 320 m etc. Prin astfel de puţuri se extrăgeau în anul 1857

circa 275 t de ţiţei, România fiind singura ţara din lume cu o producţie de ţiţei înregistrată, iar

Bucureştiul fiind primul oraş iluminat cu petrol lampant. în anul 1857 — considerat an de

început al industriei române de petrol — s-a pus în funcţiune, la Rîfov-Ploieşti, prima

distilerie de petrol din ţara noastră (distileria lui Teodor Mehedinţeanu), care alimenta

Bucureştiul cu petrol lampant. Primele metode mecanice de foraj au fost cele percutant-uscate

şi au apărut prin anul 1848. La noi în ţară, prima sonda de ţiţei, cu adâncimea de 150 m, s-a

săpat la Mosoarele (lângă Tg. Ocna), în anul 1861, folosindu-se forajul percutant-uscat cu tije

de lemn. În continuare au fost însuşite şi perfecţionate absolut toate metodele percutante

cunoscute la timpul respectiv, folosirea acestora continuând şi în primele decenii ale secolului

nostru, când concură (ca performanţe) cu noua metodă (metoda rotary). La începutul secolului

al XX-lea (1901, în S.U.A.) a apărut metoda rotativ-hidraulică cu masă, care a fost

perfecţionată continuu, constituind în prezent principala metodă de foraj. Prin introducerea

acestei metode au crescut sensibil vitezele de foraj, s-a simplificat sistemul de consolidare a



5

găurii de sondă, s-a redus numărul accidentelor de. foraj şi au crescut foarte mult adâncimile

sondelor. La noi în ţară, metoda rotary s-a aplicat prima dată în anul 1906 la Moreni, Păcureţi

(Prahova) şi Tescani (Bacău). Ca recorduri de adâncime ale acestei metode se semnalează

sonda de circa 12 000 m, forată în Peninsula Kola (Rusia), în anul 1983. Recordul nostru de

adâncime este de 7 025 m şi a fost realizat la o sondă de explorare de la Tufeni-Baicoi.

În anii 1922—1923 a fost experimentat în Rusia forajul cu turbină; această metodă a

fost introdusa pe scară industrială în anii 1938—1940. Tot prin anul 1940 a fost experimentat

în Rusia forajul cu motoare electrice submersibile. Prin folosirea motoarelor submersibile s-au

îmbunătăţit simţitor condiţiile de lucru ale prăjinilor de foraj (prăjinile nu se mai rotesc în

timpul forajului şi se uzează mai puţin) şi s-au putut concentra puteri mari. la sapă, ceea ce a

permis, în anumite condiţii geologice, să se obţină rezultate mai bune decât la forajul cu masa.

Prin folosirea motoarelor submersibile se simplifică foarte mult procesul de forare a sondelor

dirijate.

La noi în ţară, forajul cu turbina a început să fie aplicat din anul 1952 iar cel cu

motoare electrice submersibile a fost experimentat în anul 1961. Este demn de remarcat că, în

anul 1912, inginerul român S. Cantili a construit şi aplicat la forarea unei sonde (la Cîmpina)

un motor electric submersibil de concepţie originală.

În prezent, forajele se execută în special prin metoda rotary, dar cu echipamente şi

tehnologii mult îmbunătăţite, care permit realizarea de indicatori tehnico-economici ridicaţi.

1.3 Definirea și scopul lucrărilor de foraj

Cele mai multe substanţe de care omul are nevoie în producerea bunurilor materiale

se găsesc cantonate în scoarţa Pământului, în aşa-zisele zăcăminte de minerale utile (fier,

cupru, sare, petrol etc.). Detectarea acestor zăcăminte, cercetarea şi obţinerea de informaţii

sigure asupra exploatabilităţii lor şi, în cazul mineralelor fluide, însăşi exploatarea lor se pot

face prin găuri săpate special în scoarţa terestră şi echipate în mod corespunzător. Din motive

economice şi de securitate a personalului, atât săparea găurilor, cât şi echiparea acestora

(consolidarea pereţilor cu burlane de oţel, izolarea stratelor productive de restul stratelor

sterile prin cimentare etc.) se fac mecanizat, nemaifiind necesară coborârea omului în

subteran (la adâncimi mai mari nici nu ar fi posibilă această coborâre).



6

Se numeşte sondă acea construcţie specială, de forma unei găuri cilindrice, săpată în

scoarţa Pământului, vertical sau înclinat, cu mijloace mecanizate, prin care se pot face

cercetări geologice sau se pot extrage la suprafaţă minerale fluide (Fig.

1.1). Partea superioară a unei sonde se numeşte gura sondei, iar partea

inferioară — talpa sondei. Deschiderea realizată prin săpare, fără

consolidarea ei cu burlane, se numeşte gaură de sondă sau gaură liberă

şi este delimitată lateral de pereţii găurii de sonda.

Forajul reprezintă întregul complex de lucrări legate de

traversarea, consolidarea şi izolarea formaţiunilor geologice ale

scoarţei terestre, de la suprafaţă până la o anumită adâncime, în scopul

realizării sondei. În practică, se foloseşte însă, destul de frecvent,

noţiunea de foraj numai pentru procesul mecanic de dislocare a rocilor

(de săpare).

După scopul urmărit, se deosebesc: sonde de cercetare

geologică, sonde de exploatare şi sonde cu destinaţie specială.

Sondele de cercetare geologică includ sondele de prospecţiune şi

sondele de explorare.

Sondele de prospecţiune urmăresc punerea în evidenţă a succesiunii stratelor care

alcătuiesc o anumita structura, geologică, tectonica acestei structuri şi, eventual, prezenţa

zăcămintelor de minerale utile. Sondele de prospecţiuni au adâncimi cuprinse între câteva zeci

şi câteva mii de metri şi se caracterizează printr-un program complex de cercetare a stratelor

străbătute, motiv pentru care săparea lor durează timp mai îndelungat şi costă mai mult.

Sondele de explorare urmăresc să contureze, pe verticală şi orizontală, stratele

productive ale zăcămintelor de minerale utile şi să furnizeze informaţii strict necesare

stabilirii rentabilităţii exploatării lor.

Sondele de exploatare se execută pe structurile explorate, în scopul extragerii la

suprafaţă a hidrocarburilor fluide (petrol şi gaze). Tot în această categorie intră şi sondele care

deservesc exploatarea, cum sunt sondele de injecţie (pentru menţinerea sau refacerea presiunii

zăcămintelor de ţiţei prin injecţie de apă sau de gaze) şi sondele de observaţie, prin care se

realizează un control sistematic asupra procesului de exploatare (modificarea presiunii din

zăcământ, deplasarea conturului apă-ţiţei sau gaze-ţiţei etc.).



7

Sondele cu destinaţie specială includ sondele geotehnice (destinate cunoaşterii

proprietăţilor fizico-mecanice ale rocilor de suprafaţă, pe care se vor amplasa construcţii

civile sau industriale), sondele hidrogeologice (pentru detectarea pânzelor subterane de apă),

precum şi sondele de interes minier. Tot sonde cu destinaţie specială sunt considerate sondele

pentru exploatarea pe cale umedă a anumitor minerale solide (de exemplu, sarea gemă),

sondele pentru alimentarea cu apă potabilă sau industrială, precum şi sondele pentru extracţia

apelor termale şi mineralizate, în staţiunile balneo-climaterice.

1.4 Metode de foraj 1.4.1 Scurt istoric al metodelor de foraj

La început, omul a descoperit că prin aplicarea unei simple mișcări de răsucire și

presiune pe o suprafață ar putea crea găuri. Astfel, a apărut primul burghiu manual, care

constă dintr-o piatră cu vârf care era toarsă între mâini pentru a da găuri printr-un alt material.

Din nevoia de a făuri diverse obiecte, arme și instrumente, strămoșii noștri au folosit tehnici

de foraj. Descoperiri de fildeș, scoici sau oase forate care datează din cele mai vechi timpuri

au fost găsite în multe părți ale lumii, demonstrând că această tehnica a fost folosită de către

diferite civilizații.

În Paleoliticul târziu, cei care au confecționat uneltele au dezvoltat, continuu, vârfuri

de burghie tot mai fine și mai lungi. Astfel, s-a ajuns la mașina de găurit manuală, un băț

neted care, uneori, avea atașat un vârf de silex și era răsucit între palme.

Descoperirea burghiului a dus la invenția mașinii de găurit, ținând cont de faptul că burghiul a

fost prima mașina de găurit manuală.

Burghiul cu arc este considerat prima mașină de găurit, convertind mișcarea inainte-

inapoi în mișcare de rotație. Prin legarea unei coarde în jurul unui băț și apoi atașând capetele

coardei unui alt băț (formând un arc) a permis găurirea mai rapidă și mai eficientă. Mai mult

folosit pentru a crea focul, burghiul cu arc a fost folosit și în artele antice ale tâmplăriei, a

zidăriei si a stomatologiei.

Burghiul de miez a fost dezvoltat în Egiptul Antic în jurul anului 3000 i.Hr.

Asemănător unui fierăstrău pentru găurit, în formă de cilindru, în momentul găuririi

materialul rămas in interiorul cilindrului se numește “miez”. Un burghiu cu pompă a fost

inventat pe timpul romanilor, constând dintr-un ax vertical aliniat de o piesă orizontală de

lemn și un volant pentru a-i menține precizia și momentul mecanic.

Odată cu trecerea anilor, burghiul a continuat să fie îmbunătățit, materialele din care a

fost realizat au devenit tot mai rezistente și mai eficiente, iar mașinile de găurit au devenit tot



8

mai performante. Secole la rând, găurirea în materiale dure a fost o îndeletnicire obositoare,

dar un progres mare s-a produs atunci când a fost inventat motorul electric. În anul 1895 a fost

inventată prima mașină de găurit electrică, portabilă și dirijată manual. Această invenție a

marcat începutul erei mașinii de găurit modernă. Pentru a putea da găuri și în materiale foarte

rezistente, precum piatra sau betonul, ulterior a fost dezvoltată mașina de găurit

rotopercutoare care, pe lângă mișcarea de rotație a burghiului, realizează și o lovire simultană

în material. Dezvoltarea societății umane a fost și este dependentă de resursele naturale (apa

potabilă și industrială, combustibili fosili-hidrocarburi, cărbuni, minereuri). Plasarea acestora

în scoarța terestră, la adâncimi, nu întotdeauna accesibile, a impus găsirea unor soluții pentru

identificarea și exploatarea lor. S-au dezvoltat, în consecință, de-a lungul istoriei tehnicile și

tehnologiile de foraj. Din dorința de căștiga spațiu, resurse dar și alte facilități de la natură,

de-a lungul evoluție sale, omul a creat, testat și dezvoltat utilaje diverse care să îi fie de folos.

Astăzi, lucrările de foraj sunt folosite în mai multe domenii: cercetare geologică, extracție de

petrol și gaze, exploatarea apelor subterane, executarea de lucrări miniere (puțuri, găuri de

ventilație), cercetări geotehnice etc. Din varietatea de metode de forare, forajul orizontal

dirijat pentru subtraversări este un procedeu inovator care înlocuiește săpătura și excavarea

brută printr-o forare protectoare. Anumite lucrări de foraj orizontal dirijat, ce păreau de

neimaginat acum ceva timp, astăzi fac parte din rutina zilnică a forărilor orizontale. Cu

ajutorul utilajelor de foraj orizontal se pot realiza subtraversări de râuri, lacuri, căi de

comunicație etc.

Forajul orizontal reprezintă procedeul ideal pentru lucrări de instalare subterană a

cablurilor, conductelor sau a altor tipuri de rețele fără săpătură la exterior, în zone cu

obstacole sau în zone în care săpătura deschisă ar duce la blocaj. Pin această metodă,

subtraversarea se face orizontal sau sub un anumit unghi pe sub un drum, o cale ferată, o cale

de acces etc. Cele mai des întâlnite tipuri de foraje orizontale sunt forajul orizontal prin

percuție, și forajul orizontal de tip pilot. Gama de aplicații este larg și cuprinde instalări de

țevi pentru gaz, energie, apă, canalizare precum și țevi protecție pentru cabluri TV,

telecomunicații, sisteme de trafic, cabluri de joasă-medie și înaltă tensiune, cabluri optice etc.

1.4.2. Clasificarea metodelor de forare

Există o mare varietate a metodelor, fiecare dintre ele având avantaje și dezavantaje.

Sistemele se aleg în funcție de adâncime scop și investiție.

Exista două scopuri care necesita operația de forare a sondelor:

realizarea găurii prin forare



9

obținerea de mostre de rocă din subteran prin forare

În decursul timpului s-au folosit diferite metode de foraj: acestea se deosebesc între ele

prin modul în care se realizează dislocarea rocilor din talpa sondei, prin modul de evacuare la

suprafaţă a rocii sfărâmate (a detritusului) şi printr-o serie de particularităţi constructive ale

dispozitivelor de acţionare ale sculelor de dislocare. Principalele metode de foraj, care s-au

folosit sau se preconizează a fi folosite la săparea sondelor sunt următoarele:

1. Metodele percutante, cu două variante:

percutant-uscate (cu tije sau cu cablu);

percutant-hidraulice (cu ţevi metalice).

2. Metodele rotativ-hidraulice cu două variante:

cu masa rotativă;

cu motoare submersibile/de fund (turbine de foraj sau motoare electrice);

cu Top Drive;

mixt cu Top Drive și motoare submersibile.

3. Metode noi de foraj — în stadiu experimental:

percutant-rotative;

cu jet hidraulic sau cu jet abraziv;

termice;

prin explozii.

Metoda de forare cu burghiu elicoidal

Forarea "Auger" se realizează cu un burghiu elicoidal. Roca obținută se elimină prin

construcția lamei burghiului, ca un tirbușon. Această metoda se utilizează pentru forări de

adâncime mică, în consolidări de terenuri, în minerit. Se montează și se adaptează ușor pe

diferite utilaje existente. Se poate folosi numai la terenuri moi. Se remarcă viteza si costul

redus. Schema unui burghiu elicoidal este redată în fig. 1.2.



10

\

Metoda de forare percutantă

Aceste metode se caracterizează prin dislocarea discontinuă a rocii din talpa sondei,

realizată prin lovirea (percuţia) ritmică a tălpii cu ajutorul unei sape speciale, numită trepan.

Într-o primă variantă, trepanul era antrenat în mişcarea sa rectilinie fie cu un cablu (sistemul

pensilvan), fie cu tije de lemn sau metalice (sistemul canadian), iar detritusul de la talpă era

îndepărtat periodic, cu ajutorul unei linguri cilindrice; întrucât în gaura de sondă se găsea doar

o cantitate mică de lichid (în care să se înglobeze detritusul), aceste metode au căpătat

denumirea de percutant-uscate. Aceste metode prezintă doua importante avantaje:

stratele cu fluide sub presiune sunt puse în evidenţă imediat ce au fost întâlnite de

sapă;

stratele productive nu sunt contaminate (blocate) de către dopul de noroi aflat în gaura

de sondă.



11

În schimb, ca dezavantaje, vitezele de avansare şi adâncimile realizate cu metodele

percutant-uscate sunt relativ mici, iar consolidarea găurii de sondă necesită un număr mare de

coloane. O îmbunătăţire adusă metodelor percutante a constat

din înlocuirea cablului sau a tijelor de antrenare a trepanului

cu ţevi de oţel (prăjini); prin interiorul acestor ţevi se

pompează continuu fluid pentru spălarea tălpii de detritus şi

antrenarea acestuia la suprafaţă prin spaţiul inelar dintre ţevi

şi gaura de sondă. Aceste metode sunt cunoscute sub

denumirea de metode percutant-hidraulice. Aplicarea

metodelor percutant-hidraulice a dus la o oarecare creştere a

vitezelor şi adâncimilor de foraj faţă de metodele percutant-

uscate, la simplificarea programului de consolidare a găurii

de sondă, la reducerea numărului de accidente tehnice

provocate de surparea pereţilor şi la traversarea fără pericol

de erupţie a stratelor cu fluide sub presiune (datorită

contrapresiunii exercitate de fluidul de circulaţie, care umple

în permanenţa gaura de sondă). În schimb a crescut simţitor

pericolul contaminării stratelor productive (în zona din imediata vecinătate a găurii de sondă)

cu fluidul din sondă, reducându-se uneori simţitor debitul cu care ar fi putut produce stratul.

La toate variantele de foraj percutant, viteza de avansare depinde de frecvenţa percuţiilor

şi de forţa cu care trepanul loveşte talpa; la rândul său, forţa de percuţie este în funcţie de

greutatea trepanului şi a prăjinii grele de deasupra acestuia, precum şi de înălţimea de la care

sunt lăsate să cadă.

Dintre acestea, în prezent se foloseşte (în străinătate) numai metoda percutant-uscată

pentru deschiderea stratelor productive depletate, situate la adâncimi relativ mici, datorită

următoarelor avantaje:

contaminare redusă a stratelor cu fluid de foraj (noroi);

posibilităţi de cercetare atenta a formaţiunilor traversate;

cost redus al lucrărilor de forare.

Metoda de forare cu percuție și jet

Forarea cu percuție și jet de aer se folosește, cel mai des, în industria extractivă (Fig.

1.4.). Cu ajutorul unui utilaj pneumatic se obține percuția iar capul de forare se confecționează



12

din oțel special. Pentru a fi mai rezistent, capul de forare este armat pe muchiile de tăiere cu

un strat de aprox 20 mm de tungsten pentru a rezista la solicitări. Pământul rezidual se aduce

la suprafață cu ajutorul unui jet puternic de aer, eventual chiar spumă. Calitatea mostrei

obținute nu e bună, deoarece se contaminează cu straturile adiacente. În mod uzual se

folosește pentru o adâncime de foraj mai mică de 150 de metri, în special din cauza apei care

poate bloca eliminarea rocii dislocate. Totuși, uneori e posibilă folosirea metodei, dar va fi

nevoie să se utilizeze compresor cu cel puțin 300-350 psi.

Metoda de forare cu jet de aer

Forarea cu jet de aer folosește un cap de forare din oțel special, întărit cu lame de

tungsten. Este utilizat, în special, pentru roci neconsolidate (Fig. 1.5.). Particularitatea constă

în existența unui cilindru (țeavă) prin care pământul este adus la suprafață. În general aceasta

metoda este peferată față de RAB pentru ca oferă mostre mai de calitate din cauza lipsei de



13

contaminare la procesul de aducere la suprafață. Se poate atinge o adâncime de 300 m în

condiții bune.

Metoda de forare cu cablu

Forarea cu cablu este cea mai veche metodă folosită pentru forarea de puțuri (Fig. 1.6). Cu

această metodă s-au forat majoritatea puțurilor în special cele cu diametru și adâncime mare.

Chiar dacă a fost înlocuit cu alte metode noi, moderne, mult mai rapide, pentru diametre și



14

adâncimi mari și azi e foarte folosită. Cablul este coborât cu un trepan și cu un dispozitiv cu

ajutorul căreia este scos la suprafață cu roca rezultată din forare (Fig. 17).

Acest dispozitiv are o "ușă" la bază, care se închide când se ridica roca la suprafață. În

cazul în care forajul este uscat, prin udare se obțin rezultate și mai bune. Utilajul este mai

simplu și mai ieftin decât celelalte utilaje care folosesc alte tehnologii chiar dacă înaintarea

este foarte lentă. Adâncimea maximă care a fost atinsă este de 3600 m.

Metode de forare cu circulație inversă

Forajul cu circulație inversă este asemănător cu forarea cu jet de aer, deoarece aducerea la

suprafață a rocii se face cu ajutorul unui tub (Fig. 1.8.). Capul de forare este tot un cap din oțel

special cu tungsten și printr-un mecanism pneumatic, se obține percuția necesară înaintării. O

adâncime de forare de 500 m este uzuala pentru acest tip de foraj. Metoda este mai înceată și

mai costisitoare decât forajul cu percuție și jet de apă dar ajunge la adâncimi mai mari.



15

Metoda este mai ieftină decât forarea cu diamant și e preferată în special în industria

extractivă. Cu ajutorul unor compresoare se injectează aer care aduce la suprafață apa și roca

prin tubul interior. Colectarea se face la suprafață într-un sac special. Diametrul cel mai uzual

este de 120 - 150 mm, iar de multe ori, în afară de aer se folosește lichid și spumă pentru a

curăța peretele. În unele cazuri, se folosește un tubaj special, chiar metalic care ajută, în

special, când structurile sunt moi și există riscul de prăbușire a peretelui. Uzual, utilajul este

purtat de un camion care este urmat de un alt camion cu rezervor de apă și compresoare

suplimentare. Compresoarele sunt de capacitate mare, uzual se folosește 1000 mc la 35 at.

Metoda de forare cu coroane diamantate

Forarea cu coroane diamantate folosește un cap de forare special, cu inserție de diamante

cu ajutorul căreia se taie o gaură circulară în rocă (Fig. 1.9). Inserția de diamante este realizată

în funcție de duritatea dorită, dimensiunea diamantelor, și roca pentru care este destinată.

Cavitățile circulare au scop de a permite răcirea capului de forare. Folosirea apei rezolva trei



16

probleme importante și anume: răcirea, irigarea și eliminarea reziduurilor. Forarea cu coroane

diamantate este mai lentă față de forajul cu circulație inversă, în special, din cauza durității

rocilor. Cu această tehnologie se atinge uzual 1200 - 1800 m, iar la această adâncime, se

găsesc preponderent roci foarte dure. Prețul ridicat al capului de forare duce de asemenea spre

o viteză mică de forare pentru a proteja capul de forare extrem de scump. Obținerea de mostre

este foarte ușoară deoarece rămân în interiorul capului de forare și nu vor fi contaminate.

Uzual utilajul este complex, capabil să folosească și metoda circulației inverse și metoda

forării cu diamant. Se începe prin utilizarea circulației inverse, apoi, după atingerea unei

adâncimi potrivite se modifică utilajul pentru a continua cu forarea cu coroane diamantate.

Astfel, se câștigă timp și se folosește același utilaj.

Metoda de forare prin împingere directă

Forarea prin împingere directă folosește un utilaj care împinge un cap conic de penetrare

fără a roti capul de forare. În mod normal, această tehnologie nici nu ar trebui să fie numit

forare. Se pot obține și găuri și mostre, dar limitarea cea mai mare este dată de solul

neconsolidat fără roci și pietre. Utilajele au greutate foarte mare (uzual 20 tone) sau sunt

ancorate pentru a obține forță reactivă cu o putere de împingere mare. Datorită puterii foarte

mari, viteza de forare poate să depășească 250 - 300 m pe zi. Obținerea de probe este ușoară,

depinde de calitatea mostrei, de diametrul și de puterea utilajului. Avantajul major al

tehnologiei este, că în sol ales corespunzător este foarte productiv, în general foreaza 50 - 75

m pe zi. Tehnologia poate fi combinată cu metoda sonică (vibrații) pentru a mări eficiența.

Prelevarea de probe şi unele de colectare a datelor sunt mai rapide, reducerea timpului

necesar pentru a finaliza o anchetă şi creşterea numărului de puncte care pot fi realizate în

timpul lucrului. Metoda permite prelevarea de probe de intervale precise adâncime, lucru

deosebit de important atunci când apar contaminanții. În ciuda acestor avantaje, există unele

limitări de prelevare de probe de apă subterană, folosind sisteme de împingere directă.



17

Deoarece instrumentele de prelevare prin împingere nu sunt dezvoltate ca cele

convenţionale, probele pot fi contaminate. Turbiditatea este o preocupare deosebită atunci

când compușii organici cu o tendința de a fi absorbiți pe suprafețele de argile mâloase sau de

natural compuși organici, cum ar fi acizii. Atunci când prelevează de probe, operatorii ar

trebui să ia în considerare utilizarea de puțuri convenţionale de monitorizare. Sistemul Bat®

constă dintr-un ecran şi o carcasă cu cameră de detecție. Partea de sus a camerei este sigilată

cu un disc care conţine un perete flexibil. Vârful este construit dintr-un material rezistent

termoplastic sau din oţel inoxidabil, iar schema ansamblului de fund este redată în figura 1.10.

Ecranul care este din polietilenă sau material ceramic poros, permite apei să intre în camera

de eșantionare atunci când sunt puse sub vid. Pentru a lua o probă, instrumentul este plasat la



18

adâncimea de prelevare dorită. Un porteșantion cu o fiolă de probă de evacuat (35-500 ml) cu

un capac despărțitor și un ac hipodermic dublu deplasează, în jos, tija de împingere. Atunci

când flaconul întâlneşte partea de sus a camerei de probă, acul penetrează peretele despărțitor

al camerei, iar în acelaşi timp pătrunde apa flacon. Atunci când flaconul este umplut, este

adus la suprafață și stocat pentru analize ulterioare.

Procedura se repetă până când este colectată suficientă apă pentru a satisface nevoile

de analiză. Instrumentul poate apoi fi condus la o altă adâncime eşantion sau retras, curăţat şi

condus într-o locaţie diferită. Orificiul de prelevare este deplasat odată cu avansarea unei tije

la adâncimea de prelevare dorită. La atingerea adâncimii de prelevare de probe, tija este

retrasă uşor, permițând apei să intre (Fig. 1.11).

Sistemele cu tub dublu oferă capabilităţi de prelevare de probe. Probele pot fi

examinate şi analizate chimic după ce sunt prelevate. Deoarece tubul dublu are o carcasă

exterioară care este acţionată prin glisare în jos potenţialul, permite prelevare de probe în

interiorul carcasei de la mai multe adâncimi. Apa care se află în carcasă între punctele de

prelevare va trebui să fie eliminată pentru a asigura un eşantion reprezentativ. Aceste tip

sisteme poate preleva o gamă completă de sol, sol de gaz, şi probe de apă subterană. Special

concepute aceste tipuri pentru eşantionare sunt folosite pentru a colecta apele subterane, gazul



19

din sol şi probele de sol. Geotehnic, senzorii asigură un mijloc rapid, fiabil și economic,

obținând date cu privire la comportamentul solului, care pot fi legate de stratigrafia acestuia,

densitatea relativă şi duritatea. Condiţiile hidrogeologice cum ar fi conductivitatea hidraulică,

statică și dinamică porilor, presiunea şi conductivitatea solului şi a apei pot oferi informații

utile.

Metoda de forare hidraulic-rotativă

Forarea hidraulic-rotativă utilizează cap de forare cu trei muchii de tăiere (sape cu

role), coroane diamantate sau coroane cu muchii diamantate.

Această tehnologie este preferată când nu dorim să obținem

mostre de sol. Pentru a închide straturile să nu se scurgă

noroiul de foraj se folosește bentonita și barita. Noroiul de

forare are ca scop să răcească, să curețe și să elimine

resturile. Se poate examina noroiul pentru a afla ce straturi

sunt străbătute. Pentru examinare se pot folosi și instrumente

electronice pentru a ajuta găsirea gazului sau al țițeiului.

Metoda rotativ-hidraulică a fost utilizată în Texas, în anii

1900, reprezintă o modificare a tehnologiei inventate de

Fauvelle în 1845, în Europa. Inițial, se folosea apa sub

presiune, dar noroiul este mult mai potrivit. Aceste metode se

caracterizează prin procesul neîntrerupt de dislocare

mecanică a rocilor din talpa sondei, combinat cu îndepărtarea

continuă a detritusului de către curentul de fluid; dislocarea

neîntreuptă a rocii se realizează cu sape de diferite

construcţii, care execută concomitent o mişcare de rotaţie şi

de pătrundere în teren.

Metoda de foraj rotativ-hidraulică cu masa (metoda

rotary) se caracterizează prin aceea că sapa este antrenată în

mişcarea sa de rotaţie de la suprafaţă, de către motoarele instalaţiei, prin intermediul mesei

rotative (Fig. 1.12) şi al prăjinilor de foraj; în cadrul acestei metode, prăjinile de foraj

îndeplinesc şi funcţia de a asigura apăsarea pe sapă (pentru pătrunderea acesteia în teren),

precum şi funcţia de canal, prin care curentul de fluid este pompat spre talpa.



20

Metoda de foraj rotativ-hidraulică cu motoare submersibile (motoare de fund) se

caracterizează prin plasarea motorului de rotire a sapei direct deasupra acesteia, în gaura de

sondă; în ceea ce priveşte mecanismul de dislocare a rocii din talpă şi evacuarea detritusului la

suprafaţă, acestea rămân identice ca la forajul rotativ cu masa, în funcţie de tipul motorului

folosit pentru rotirea sapei, în cadrul acestei metode se deosebesc două variante: forajul cu

turbina şi forajul cu motoare electrice.

O altă metodă rotativ-hidraulică este forajul cu Top Drive. La fel ca în cazul metodei

de foraj cu masa, sapa este rotită de la suprafaţă. Toate celelalte considerente ale forajului

rotativ rămân neschimbate.

În prezent, pentru maximizarea avansării sapei în teren se foloseşte metoda rotativ-

hidraulică mixtă ce combină metoda rotirii garniturii de foraj de la suprafaţă cu Top Drive sau

masa rotativă cu metoda motoarelor de fund. Astfel, o parte din rotaţiile resimţite la sapă sunt

date de la suprafaţă iar o parte de motorul submersibil.

Metoda de forare sonică prin vibrații

Un cap de foraj special emite sunete de înaltă frecvență ce poate fi controlat de operatorul

de foraj în funcție de condiții (Fig.1.13).

Rezonanța mărește amplitudinea și obține rezultate deosebite la înaintarea capului de

forare. Domeniile de aplicabilitate sunt:

permite investigarea în soluri contaminate și ape subterane



21

conturarea acviferului pe verticală

monitorizare eficientă a instalației în timpul forajului și mutarea acsteia la o altă

locație etc.

Principiile de bază ale forajului sonic vibratoriu sunt următoarele (Fig. 1.14):

se realizează vibrații de joasă amplitudine și frecvență ridicată, concomitent cu

rotirea garniturii

apare fenomenul de rezonanță concomitent cu vibrațiile frecvenței prăjinilor

care se transmit la sapă

dislocuirea rocii se face concomitent cu sfărâmarea acesteia și avansarea

garniturii.

Ca avantaje, se pot enumera:

viteză de avansare de 2-4 ori mai mare

siguranță în exploatare prin înșurubare și deșurubare automatizată a

elementelor garniturii

costuri reduse și, implicit, costuri reduse de management, pe metru liniar și

timpi operaționali reduși.



22

CAP. II PREGĂTIREA ȘI PREDAREA LOCAȚIEI PENTRU INSTALAȚIA DE

FORAJ

2.1 Pregătirea locației

Sonda este amplasată pe teritoriul județului Bacău, localitatea Poduri, în extravilan,

terenul aparținând OMV PETROM S.A. și unor proprietari particulari.

Accesul la locația sondei se realizează din DJ, prin reamenajarea unui tronson de

drum, în lungime de 50 m. Coordonatele în sistem STEREO 70 ale sondei sunt X și Y.

Locaţia sondei se stabileşte de către serviciul Departamentul geologic al operatorului

de foraj. La stabilirea locaţiei se ţine seama de distanţele impuse de normativele în vigoare —

referitoare la siguranţa exploatării, protecţia muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor —

faţă de diversele obiective de exploatare (depozite şi staţii de ţiţei, staţii de compresoare,

parcuri de separatoare, faclă de gaze etc.), obiective de interes obştesc (drumuri, căi ferate,

ape navigabile, linii magistrale de forţă, cablu telefonic internaţional), obiective care prezintă

un pericol deosebit (terenuri fugitive, pericol de inundaţii etc.) cât şi de considerente ce ţin de

construcţia sondei (complexitatea traiectului,înclinaţia cu care se doreşte intrarea în zăcământ,

etc). În funcţie de adâncimea sondei şi, în consecinţă, a tipului de instalaţie necesar pentru

atingerea obiectivului, pentru montarea instalaţiei de foraj şi a tuturor anexelor sale este

nevoie de o suprafaţă a cărei arie variază între 2 000 şi 6 000 m2, suprafaţă ce se scoate

provizoriu din circuitul agricol. Depăşirea acestei arii nu se admite, motiv pentru care trebuie

luate măsuri pentru protejarea suprafeţelor învecinate, prin împrejmuiri, şi canalizarea

scurgerilor provenite din procesul de foraj. Analizând ariile suprafeţelor necesare pentru

anumite tipuri de instalaţii s-a constatat că cele necesare pentru batalele construite în pământ

pentru scurgeri sau surplus de noroi ajung până la 17% din aria suprafeţei ocupate de sondă.

Pentru reducerea acestor suprafeţe se poate acţiona prin: înlocuirea batalelor de pământ cu

habe metalice şi reducerea scurgerilor din procesul tehnologic.

Pentru a minimiza suprafaţa destinată amplasării construcţiilor anexe, acestea trebuie

montate cât mai compact, respectându-se însă regulile de circulaţie a autovehiculelor cu

materiale sau a agregatelor ce execută diferite operații.

2.2. Lucrări pregătitoare

Înainte de începerea montajului instalaţiei se trasează şi se construieşte drumul de

acces la sondă. Acest drum se pietruieşte cu piatră de râu şi este prevăzut cu şanţuri de

scurgere, precum şi cu poduri peste şanţuri, ape curgătoare şi râpe, poduri prevăzute cu



23

balustrade solide de protecţie cu înălţimea de 1,2 m (dacă adâncimea este mai mare de 1 m) şi

cu tăbliţe indicatoare de tonaj maxim admisibil.

În vederea amplasării instalaţiei şi a construcţiilor anexe se nivelează terenul prin

săpături în scopul realizării unor platforme orizontale. Pământul este colectat şi depozitat

separat în vederea redării ulterioare a suprafeţei în circuitul agricol. Lucrările pentru săpături

se execută, de regulă, mecanizat, cu buldozerul şi excavatorul, respectându-se toate normele

de protecţie a muncii specifice acestor lucrări. Terenurile accidentate şi fugitive se

consolidează.

Orice lucrare se execută în baza unui proiect care cuprinde şi o schiţă de plan în care

sunt trecute toate lucrările ce pot fi întâlnite sau în apropierea cărora se va trece, ca: fundaţii,

conducte, canale de protecţie pentru cabluri electrice sau telefonice, bazine sau rezervoare ce

nu se văd de la suprafaţa. Şeful de echipă trebuie să cunoască şi adâncimea aproximativă la

care acestea pot fi întâlnite.

Fundaţiile servesc la consolidarea în teren a diferitelor utilaje, în scopul asigurării

stabilităţii la răsturnare şi a funcţionării lor fără trepidaţii. Pentru fixarea utilajelor în fundaţii

se folosesc şuruburile.

În prezent se folosesc fundaţii masive sau plăci recuperabile din beton armat. Plăcile

se aşează cu ajutorul unei macarale auto după îndepărtarea stratului de pământ vegetal şi

aşternerea unui strat de nisip sau balast pentru egalizare. Numărul plăcilor necesare variază

între 15 şi 254 în funcţie de tipul instalaţiei, iar modul de amplasare a acestora este dat în

desenele de execuţie ale fundaţiilor (fig. 2.1).



24

În cazul fundaţiilor masive, săpăturile se fac până la teren sănătos (hmin = 1,2—1,5 m).

Când terenul sănătos se găseşte la adâncime mai mare de 2—2,5 m, se execută

fundaţii speciale pe piloţi. La proiectarea fundaţiilor se va avea grijă ca presiunea efectivă pef

ce se exercită asupra solului (determinată de greutatea proprie a fundaţiei, de sarcina centrică

maximă Fp, pe care o suportă fundaţia şi de suprafaţa de sprijin pe sol a fundaţiei) să fie mai

mică decât rezistenţa admisibilă σ a solului. Pentru terenuri sănătoase σa = 15 ... 300 N/cm2. O

fundaţie din beton se toarnă fără întrerupere; nu se admit adaosuri ulterioare care ar crea

discontinuităţi în structura fundaţiei şi care ar putea duce la fisurarea ei. Pentru prepararea

betonului se foloseşte un amestec de: ciment de construcţii (200 kg ciment la 1 m3 beton),

balast din pietriş de râu curat (cu dimensiunea de 10 — 40 mm), nisip cu bobul fin, cu

diametrul ≤ 1 mm şi apă (30—35 dm3 apă la 100 kg ciment). Iarna se adaugă acceleratori de

priză (clorură de calciu, de sodiu), apa se încălzeşte la preparare, iar în timpul prizării fundaţia

se acoperă cu un strat protector. În locurile indicate pentru şuruburile de fundaţie se vor

introduce ţevi ce se vor roti şi extrage înainte de definitivarea prizării. Utilajele se montează

pe fundaţii la 3 —4 zile după prizare.

Elementele specifice

Categoria lucrărilor de explorare/exploatare a zăcămintelor de petrol și gaze, ramură a

industriei petroliere include și lucrările privind forajul sondei, lucrări care au un caracter

temporar. În vederea realizării obiectivului sunt prevăzute a fi executate următoarele etape:

executarea lucrărilor de pregătire și organizare prin lucrări de construcții–montaj, în

legătură cu instalația de foraj;

executarea lucrărilor de foraj propriu–zise;

încheierea procesului de foraj;

demobilizarea instalației de foraj si anexelor;

transportul acesteia la altă locație sau la baza de reparații;

executarea lucrărilor de probare a stratelor și pregătirea sondei pentru exploatare;

echiparea lucrărilor de construcții montaj pentru amplasarea conductei de amestec;

executarea de lucrări pentru redarea terenului disponibilizat prin reducerea careului

sondei, de la dimensiunile necesare de foraj la cele necesare procesului de exploatare,

în circuitul inițial, vechilor proprietari, prin lucrări de reconstrucție ecologică.

Activitatea de pregătire și organizare constă în lucrări destinate amenajării drumului de

acces la sondă, amenajării careului sondei, precum și lucrări pentru protecția mediului,



25

aferente instalației de foraj.

Profilul și capacitățile de producție

Sonda se va realiza prin forare dirijata cu ajutorul unui sistem rotativ hidraulic dirijat de la

suprafață. Sonda are caracter de exploatare țiței și a fost proiectată pentru extracție la

adâncimea de 1200 m. Capacitatea de producție a sondei este de 100 mc/zi brut.

Durata de execuţie totală pentru realizarea lucrărilor este de 30 zile.

2.2.1 Amenajarea drumului de acces

Amenajarea drumului de acces pentru mijloacele de transport și utilajul de foraj, în lungime

de aproximativ 190 m pentru racordarea careului sondei la drumul județean.

Principalele lucrări necesare pentru amenajarea drumului de acces vor fi:

curățarea de vegetație a zonei de lucru (tufișuri, rădăcini etc);

decopertarea solului vegetal;

execuția șanțurilor laterale pentru scurgerea apelor;

așternerea unui strat de balast;

așternerea unui strat de nisip pentru pozarea dalelor din beton;

pozarea dalelor din beton sau a unui strat de piatră spartă (după caz);

pozarea podețului prefabricat din beton tip C2;

amenajarea intersecției/racordului la DJ;

instalarea marcajelor si a semnalizării traficului.

Principalele tipuri de utilaje ce vor fi utilizate în activitățile ce se vor desfășura sunt:

excavator, buldozer, compactor, macara. Solul decopertat din zona viitoarei platforme de

lucru și a drumului de acces va fi utilizat în vederea construirii unui dig/berma perimetral în

jurul careului sondei, pentru protejarea incintei de riscul inundării cu apele pluviale din zona

adiacentă. Digul de pământ va acționa totodată și ca un ecran împotriva propagării zgomotului

în exterior. În situația în care, la încheierea lucrărilor de foraj, acestea nu vor avea rezultatele

scontate, solul decopertat și folosit temporar pentru amenajarea digului perimetral din jurul

careului sondei va fi reutilizat pentru refacerea terenului.

Coordonatele proiectate ale sondei fiind stabilite, se procedează la stabilirea

suprafeţelor la careul de foraj. Suprafața totală a careului ocupat pentru forajul sondei trebuie

să aibă o anumită valoare și se compune din:

- suprafața ocupată de platforma de foraj + drum interior + (suprafața amenajată cu SR1)

- suprafață platformă intervenție amenajată = SR2

- suprafață ocupată de câmp + parcare menajată + SR3



26

- suprafață șanțuri din dale prefabricate

- suprafață ocupată de haba colectare ape meteorice

- suprafața ocupată de, depozit sol vegetal

- suprafața care se restrânge după forarea sondei

- suprafață careu producție.

Semnalizarea rutieră

La intrarea în careul de foraj, pe partea dreapta a racordului carosabil, se va amplasa

indicatorul de restricție de viteză „5km/h”. La ieșirea in drumul nou de acces, pe partea stângă

a racordului carosabil, se va amplasa indicatorul de oprire „STOP”.

2.2.2 Amenajarea careului sondei

Careul de foraj se amenajează în suprafața închiriată și are dimensiunile exterioare

stabilite. Amenajarea careului sondei se va realiza în așa fel încât de pe suprafața

amplasamentului nu se vor deversa și nu se vor infiltra ape uzate sau alte fluide.

În zona de lucru din careul sondei, in urma decopertării stratului vegetal, sub stratul de

balast, va fi așezată o membrană impermeabilă. Peste membrana impermeabilă va fi

poziționat un pat de nisip, care va fi acoperit cu un strat de piatra spartă compactată sau dale

din beton care vor forma zona de lucru din interiorul careului de sondă. În interiorul careului

va fi construit un șanț de colectare a apelor pluviale care vor fi dirijate către un bazin colector

(habă metalică îngropată). Careul sondei va fi împrejmuit de un gard de protecție pentru a

preveni accesul persoanelor neautorizate în incinta de lucru, precum și controlul personalului

de lucru. Lucrările de amenajare a careului de sondă vor consta în decopertarea solului vegetal

și utilizarea lui temporară pentru construirea unei zone perimetrale de protecție, urmând a fi

refolosit pentru refacerea ulterioară a terenului după finalizarea lucrărilor. Schematic, un

careu de sondă este redat în figura următoare (Fig. 2.2):



27

2.2.3 Amenajarea platformei careului de foraj

La amenajarea platformei careului de foraj s-a ținut cont de specificațiile PETROM

care fac referire strictă la aceasta precum și datele prezentate de beneficiar (Fig. 2.3).

Lucrările de amenajare a platformei de lucru și montarea instalației de foraj vor fi lucrări

uzuale de tip amenajare de șantier, care nu vor implica execuția de excavații adânci, fundații

sau construcții permanente din beton și vor consta în:

curățarea de vegetație a zonei de lucru (tufișuri, rădăcini etc.);

decopertarea solului vegetal și depozitarea acestuia separată;

nivelarea și compactarea terenului;

execuția substructurii pentru poziționarea instalației de foraj;



28

execuția unor șanțuri în jurul zonei de lucru a instalației de foraj, pentru colectarea apelor

potențial contaminate într-un decantor special amenajat;

pozarea unei geomembrane impermeabile pentru protecția subsolului din zona de

lucru a instalației de foraj;

pozarea și compactarea, peste geomembrana impermeabilă, a unui strat de balast cu o grosime

aproximativă de 20 cm;

pozarea, peste stratul de balast, a unui strat de nisip având o grosime aproximativă de 2 cm;

pozarea îmbracămintei din piatră spartă sau, după caz,dale de beton (3,00 m x 1,00 m x 0,18

m) în zona de lucru a instalației de foraj;

execuția unui beci săpat manual și betonat la gura sondei pentru colectarea apelor de pe și din

jurul instalației de foraj;

execuția unui dig perimetral din pământ pentru protejarea careului sondei de pătrunderea

apelor pluviale din zonele învecinate; pentru execuția acestui dig se va utiliza solul curat

decopertat de pe suprafața zonei de lucru;

execuția unor șanțuri perimetrale (în jurul careului sondei) pentru colectarea apelor pluviale

necontaminate și protecția împotriva inundațiilor;

pozarea și compactarea unui strat de piatră spartă în zona de depozitare a materialelor

și a drumurilor interne;

împrejmuirea amplasamentului cu gard de protecție pentru controlul accesului în incintă;

amenajarea platformelor pentru parcare mașinilor și utilajelor;

poziționarea habelor de colectare a apelor uzate (menajere, ape pluviale potențial contaminate

și ape pluviale necontaminate);

montarea containerelor modulare pentru personalul de foraj (vestiare/dormitoare, sală de

servire a mesei, spălător);

montarea/amenajarea cabinei la intrarea în incintă (poartă);

execuția forajelor de monitorizare a apelor subterane;

Montarea instalației de foraj și a facilităților conexe și anume:

montarea generatoarelor electrice;

montarea/poziționarea rezervoarelor de combustibil;

poziționarea rezervoarelor de apă;

poziționarea rezervorului de apă PSI;

montarea/poziționarea habelor de fluid de foraj (noroi);

montarea/poziționarea pompelor de fluid de foraj (noroi);



29

poziționarea habei de colectare detritus;

montarea sitelor vibratoare;

montarea instalației de floculare și a centrifugii;

montarea instalației de evacuare a gazelor în caz de urgență (inclusiv separator

vertical și coș cu flacără);

montarea rampei de prăjini de foraj;

montarea rampei de material tubular;

montarea magaziei de piese de schimb și a magaziei de scule;

montarea atelierului de sudură;

montarea cabinei sondorului șef, a laboratorului de fluide de foraj (containere modulare);

montarea magaziei de materiale (construcție metalică), inclusiv aditivi.

2.2.4 Amenajarea zonei de campare a personalului

Zona de campare a personalului se alege cu atenţie pentru a se asigura ca riscurile

pentru lucrători şi mediu sunt controlate la un nivel cât mai scăzut posibil în mod rezonabil.

Criteriile de selecţie includ:

- amplasarea zonei de campare să nu se facă în zonele periculoase și să fie foarte aproape de

drumurile de acces, astfel încât personalul să fie ușor de transportat spre careul de foraj;

- zona de campare trebuie să aibă facilităţile necesare, garduri şi căi de acces;

- iluminatul să asigure bune condiții, acesta fiind natural, artificial sau mixt. Fiecare

cameră/cabină să aibă iluminat natural și cel puţin o singură fereastră.

- unitățile fixe de iluminat să asigure cerințele minime:



30

camera de living, zona de cinare și grupul sanitar - 200 de lucși;

pasajele - 100 lucși;

bucătăria - 500 lucși;

- facilităţile zonei de campare şi locurile de muncă să aibă un confort termic optim, iar

calitatea aerului din interior să fie menținută cu ajutorul echipamentelor instalate permanent

(încălzire, ventilare şi aer condiţionat) și să respecte cerinţele ISO 16813:2006. Instalațiile de

încălzire şi răcire trebuie să menţină temperatura interioară între 20 și 23°C, indiferent de

condiţiile climatice şi meteorologice din aerul liber;

- umiditatea relatvă se varieze între 40 % și 60 % în zonele cu aer condiţionat;

- cabinele și camerele utilizate pentru dormit trebuie să fie construite din materiale uşor de

curăţat, păstrate în stare bună;

- toate ferestrele şi ieşirile de urgenţă trebuie să aibă un design, astfel încât să nu se deschidă

din exterior;

- lenjeria de pat să fie schimbată săptămânal și tratată, periodic, cu dezinfectanți. Trebuie să

existe un minim de trei seturi de lenjerie de pat, disponibile pentru fiecare rezident din zona

de campare;

- lucrătorii să aibă acces la telefoanele publice la preţuri accesibile sau la alte mijloace de

comunicare;

- camerele trebuie prevăzute cu grupuri sanitare atât pentru bărbaţi cât şi pentru femei. Dacă

sunt facilităţi atât pentru bărbaţi cât și pentru femei în aceeaşi clădire, acestea trebuie separate

prin pereți solizi sau despărțituri de la podea la tavan sau acoperiş;

- aceste camere trebuie distinct marcate "pentru bărbați" și "pentru femei", scrise de semne

tipărite în limba engleză şi în limba română;

- numărul de toalete existente trebuie să fie ales în funcție numărul de lucrători și de sexul

acestora (closetele cu apă trebuie să fie o unitate pentru fiecare 10 persoane, un pișoar la 15

persoane).

- toaletele trebuie să fie ușor accesibile și să aibă o ventilaţie corespunzătoare, de o fereastră

cu deschidere în exterior sau ventilate din exterior. Fiecare toaletă trebuie iluminată natural

sau artificial, asigurându-se condiţii de siguranţă de iluminat.

Spălătoriile trebuie să fie bine dotate și să asigure spălarea hainelor și a

echipamentelor de protecție a personalului și trebuie să existe suficient spațiu pentru uscarea

lor. Amplasarea acestora se va face la o anumită distanță de personal pentru a nu-l deranja din

cauza eventualelor zgomote.



31

Fiecare zonă de campare trebuie să aibă echipamentul de protecție PSI și să mai aibă

plasate, la loc vizibil, procedurile de intervenție în situații de urgență precum și căile de

evacuare în caz de incendiu.

2.3. Ciclul de foraj

Succesiunea lucrărilor legate de forajul unei sonde, care încep cu montarea instalaţiei

de foraj la locaţia respectivă şi se termină cu demontarea şi transportul acesteia la altă locaţie,

se numeşte ciclu de foraj şi cuprinde:

lucrările de suprafaţă care includ amenajarea terenului, precum a drumului de acces al

instalaţiei de foraj şi a spațiului necesar construcţiilor anexe. Aceste lucrări se executa de

către o echipă de foraj a instalației împreună cu o echipă de supervizare a operatorului.

lucrările pregătitoare dinaintea începerii forajului, lucrări executate de către echipa de foraj a

instalației împreună cu echipa de supervizori şi echipa responsabilă de Siguranța și Sănătatea

în muncă a operatorului de foraj. Aceste lucrări cuprind: montajul instalației pe locație,

verificarea calităţii montajului şi a stării de funcţionare a tuturor utilajelor din instalaţie în

conformitate cu specificațiile tehnice ale acestora și conform normelor de Siguranță și

Sănătate în muncă.



32

lucrările de săpare a găurii de sonda (lucrările de foraj propriu-zis), care cuprind un ciclu de

operaţii ce se repetă la fiecare sapă nou introdusă, şi anume: introducerea sapei noi şi a

garniturii de foraj până la talpa sondei, săparea în teren până la adâncimea finală a secțiunii

sau până la completa uzare a sapei. În cazul în care sapa se uzează înainte de a se finaliza de

săpat secțiunea, atunci garnitura de foraj este extrasă la zi iar sapa se schimbă. În cadrul

ciclului de foraj, operaţiile de introducere-extragere (operaţiile de manevră) şi de săpare în

teren ocupă timpul cel mai îndelungat (peste 70%); de aceea se execută în întregime cu

mijloace mecanizate (cu utilajul instalaţiei de foraj) şi după o tehnologie în continuă

îmbunătăţire, care să ducă la scurtarea timpului de manevră şi la mărirea vitezelor de

avansare;

lucrările de consolidare şi izolare a găurii de sondă sunt lucrări care se execută periodic, după

ce s-au săpat anumite intervale de gaură, precum şi la sfârşitul săpării găurii de sondă. Ele

constau din introducerea unor burlane de oţel în gaura de sondă (operaţii de tubare), burlane

care se cimentează în spate fie pe toată înălţimea, fie numai pe o anumită înălţime de la talpă

în sus. Operaţiile de tubare se execută de către echipa de foraj împreună cu o echipă

specializată, iar operaţiile de cimentare de către echipe specializate în acest gen de operaţii şi

dotate cu echipament corespunzător (agregate mobile de cimentare). Cele mai simple

programe de construcţie de la noi din ţară prevăd tubarea a două coloane: coloana de ancoraj

(100—300 m lungime), care consolidează porţiunea superioară a găurii de sondă şi deasupra

căreia se montează dispozitivele de prevenire a erupţiei şi coloana de exploatare, care

consolidează restul găurii de sondă şi prin interiorul căreia se va face exploatarea sondei. În

cazul sondelor mai adânci sau a celor săpate în formaţiuni geologice complicate, programele

de construcţie prevăd introducerea până la 5 - 6 coloane suplimentare (coloane intermediare)

care au rolul de a consolida porţiunile săpate, permiţând continuarea fără accidente a forajului.

În figura 2.4. este reprezentată succesiunea operaţiilor de realizare a unui program de.

construcţie, prevăzut cu o singură coloană intermediară;

lucrările speciale cuprind măsurătorile geofizice executate cu regularitate în interiorul găurii

de sondă înaintea tubării fiecărei coloane (măsurătorile de deviaţie, de carotaj electric etc.),

probele de productivitate;

lucrările de încercare a productivităţii stratelor şi punere în producţie a sondei sunt lucrările

finale pe care le execută fie echipa de foraj, fie o echipă specializată în acest gen de operaţii,

care aparţine Departamentului de producție.



33

lucrările de demontare şi transport ale instalaţiei la o nouă locaţie. La această serie de lucrări

se mai pot adăuga, uneori, lucrări speciale pentru remedierea accidentelor din gaura de sondă

care se execută tot de către echipa de foraj de foraj.



34

CAP III INSTALAȚIILE DE FORAJ 3.1 Definirea și clasificarea instalațiilor de foraj

Sub acest termen generic sunt reunite toate utilajele, maşinile, dispozitivele şi sculele

ce compun instalaţia de foraj şi care concură la realizarea, prin foraj, a sondei (Fig. 3.1).

În funcţie de operaţiile principale pe care le execută, utilajele instalaţiei de foraj se pot

grupa în următoarele sisteme principale:

sistemul de manevră ;

sistemul de pompare şi circulaţie a fluidului de foraj;

sistemul de rotire a garniturii de foraj.

1. Geamblac 14. Indicator de greutate 27. Degazeificator



35

2. Mast 15. Consolă 28. Batal de noroi 3. Pod podar 16. Baracă sondor-șef 29. 4. Macara 17.Furtun hidraulic 30.Denisipator 5. Cârlig 18. Unitate acumulatori 31.Instalație decolmatare 6. Cap hidraulic 19. Rampă prăjini 32.Pompe de noroi 7. Elevatori 20. Plan înclinat 33.Conducte împingere noroi 8. Prăjină de antrenare 21. Rampă depozitare prăjini 34.Depozitare chimicale 9. Pătrați masă rotativă 22.Substructură turlă 35.Depozitare fluide 10. Pătrați mari ai mesei rotative 23. Circuit refulare fluid 36.Rezervor apă 11. Gaură de avans 24.Sită vibratoare 37.Depozitare combustibil 12. Gaura prăjinii de antrenare 25.Manifold 38.Sală motoare și generatoare 13. Troliu 26.Separator fluid de foraj-gaze 39.Cablu foraj

Acţionarea utilajelor principale ale celor trei sisteme (manevră — troliul de foraj,

circulaţie — pompele de noroi, rotire — masa rotativă) este asigurată de grupurile de forţă

(motoare) fie direct, fie prin transmisii intermediare. Instalaţia de foraj mai este echipată cu o

instalaţie de prevenire a erupţiei (ansamblu de armături cu acţionare manuala sau hidraulică,

montat la gura sondei şi destinat să asigure închiderea etanşa a sondei şi să prevină erupţia) şi

o serie de construcţii anexe (rezervoare pentru combustibili şi lubrifianţi, baracamente pentru

personal, magazii de materiale, rampe pentru depozitarea materialelor şi utilajelor etc).

Prin instalaţie de foraj se înţelege complexul de maşini, utilaje, dispozitive şi aparate cu

ajutorul cărora se efectuează săparea sondei. Complexitatea componenţei unei instalaţii de

foraj este determinată de scopul şi adâncimea forajului şi sursa de energie pentru acţionare,

ceea ce impune ca principale caracteristici ale acesteia:

sarcina la cârlig, determinată de scopul şi adâncimea forajului;

sistemul de acţionare determinat de sursa de energie utilizată;

puterea instalată, determinată de sarcina la cârlig şi modul de acţionare a instalaţiei de

foraj.

Prin mod de acţionare se înţelege modul de transmitere a fluxului energetic de la grupul

de acţionare la principalul utilaj de lucru al celor trei sisteme: troliul de foraj — manevră,

pompa de noroi — circulaţie, masă rotativă — rotire. Există două moduri de acţionare:

acţionarea individuală: troliul de foraj, masa rotativă şi pompele de noroi sunt

acţionate individual, fiecare de către motorul său;

acţionarea în grup (centralizată): troliul de foraj, masa rotativă şi pompele de noroi

sunt acţionate de la o intermediara care însumează şi distribuie puterea motoarelor de

acţionare.

Există şi o variantă în care troliul de foraj şi masa rotativă sunt acţionate în grup, iar

pompele de noroi, individual.



36

În cadrul acestor aspecte, instalaţiile de foraj se pot clasifica după capacitatea la cârlig

(sarcina Fc sau adâncimea H), modul de acţionare, sursa de energie, dependenţa de o sursă de

energie locală, gradul de mobilitate, în tipurile:

1. după capacitatea la cârlig:

instalaţii de foraj uşoare Fc < 800 kN, H < 2 000 m;

instalaţii de foraj medii 1 250 < Fc < 2 000 kN, 2 000 < H <4 800 m;

instalaţii de foraj grele Fc > 3 200 kN, H > 6 000 m.

2. după modul de acţionare:

instalaţii de foraj cu acţionare individuală:

instalaţii de foraj cu acţionare in grup (centralizată);

instalaţii de foraj cu acţionare mixtă.

3.după sursa de energie:

instalaţii de foraj cu acționare mecanică

instalaţii de foraj cu acționare electrică

instalaţii de foraj cu acționare pneumatică

instalaţii de foraj cu acționare hidraulică

instalaţii de foraj cu acţionare termică

instalaţii de foraj cu acţionare mixtă.

4.după dependenţa de o sursă de energie locală:

instalaţii de foraj autonome;

instalaţii de foraj neautonome.

5. după gradul de mobilitate:

instalaţii de foraj staţionare (fixe), care se transportă demontate, reper cu reper;

instalaţii de foraj semitransportabile, care se transportă în blocuri mari;

instalaţii de foraj transportabile, cu variante montate pe o remorcă (trailer) sau pe un

autoşasiu care se transportă asamblate în totalitate.

6. după tipul de garnitură folosită:

instalații de foraj convenționale

instalații de foraj cu cablu

instalații pentru flexoforaj

7. după înălțime (după numărul prăjinilor unui pas):



37

instalații de foraj cu pasul dintr-o bucată

instalații de foraj cu pasul din două bucăți

instalații de foraj cu pasul din trei bucăți

instalații de foraj cu pasul din patru bucăți

8. după metoda de rotație/de foraj:

instalații pentru forajul nerotativ

instalații pentru forajul cu masa rotativă

instalații pentru forajul cu cap hidraulic rotativ (top drive)

instalații pentru forajul sonic

instalații pentru forajul percutant

9. după poziția turlei/mastului:

instalații de foraj cu mastul/turla vertical(ă)

instalații de foraj cu mastul/turla înclinat(ă)

10. după locul de amplasare a instalației:

a) instalații pentru forajul pe uscat:

- instalații de foraj de tip greu

- instalații de foraj ușoare

- instalații de foraj transportate cu elicopterul

b) instalații pentru forajul marin:

instalații de foraj plutitoare:

- instalații de foraj semisubmersibile

- nave de foraj

- barje de foraj

instalații de foraj amplasate pe montanți fixați pe fundul mării



38

- instalații de foraj autoridicătoare

- instalații de foraj montate pe platforme marine

- instalații de foraj submersibile.

3.2. Surse energetice și tipuri de sisteme de acţionare ale instalaţiilor de foraj

Există o strânsa dependenţă între tipurile de sisteme de acţionare şi sursele energetice

utilizate în scopul acţionării instalaţiilor de foraj. Sunt două sisteme de acţionare

fundamentale:

1) Sisteme de acţionare autonome, care nu depind de o sursa locală de energie,

acţionarea fiind realizată cu motoare care utilizează energia termică a unor combustibili

lichizi sau gazoşi (motoare diesel sau turbine de gaze).

2) Sisteme de acţionare neautonome, care depind de existenţa unei surse locale de

energie, cum ar fi reţelele pentru transportul energiei electrice.

Fiecare din cele două sisteme de acţionare fundamentale are avantajele sale.

Astfel, sistemul de acţionare autonom are avantajele: independenţă în regiuni izolate faţa

de o sursă energetică locala, siguranţă în funcţionare şi nu necesită investiţii pentru

construirea de reţele electrice de transport. Dezavantajele sale, reprezentate de complexitatea

construcţiei instalaţiei de foraj, exploatare şi întreţinere costisitoare, funcţionarea continuă a

motoarelor chiar în timpul pauzelor interoperaţionale şi consumul unor combustibili superiori

au impus introducerea sistemului de acţionare neautonom.

Dezavantajele acţionării electrice de la reţea — dependenţa de o reţea electrică de

transport de înaltă tensiune şi lipsa unei siguranţe în funcţionare care poate apărea la

„căderea" reţelei electrice — sunt mai mici decât avantajele sale, ca: greutatea redusă a

construcţiei, întreţinerea şi exploatarea mai uşoare, costul de producere a energiei mai redus

(prin utilizarea în centrale a unor combustibili inferiori sau a căderilor de apă) comparativ cu

cel utilizat la acţionarea termică, posibilitatea reversării mişcării la masa rotativă în condiţii

extrem de simple, posibilitatea opririi motoarelor electrice în pauzele interoperaţionale (de

exemplu cele din cadrul operaţiilor de manevră).

Motoarele de acţionare cuprinse în sistemele fundamentale de acţionare autonom — de

tip diesel — sau neautonom — de tip electric, în curent alternativ, au caracteristica

funcţională rigida, neputându-şi adapta turaţia în funcţie de încărcare. Ele sunt utilizate pentru

acţionarea instalaţiilor de foraj în cadrul unor grupuri de acţionare (grupuri de foraj) care

includ şi elemente suplimentare de tipul transmisiilor hidraulice ce îmbunătăţesc caracteristica



39

funcţională a motoarelor. Se întâlnesc tipurile diesel-hidraulic DH şi electro-hidraulic EH,

instalaţiile fiind acţionate în grup.

Uneori, pentru acţionarea instalaţiei de foraj sunt necesare sisteme care să posede

avantajele ambelor sisteme fundamentale — autonom şi neautonom (de exemplu cazul

instalaţiilor pentru forajul marin). Sistemele obţinute sunt sisteme de acţionare combinate

(DE) constând din motoare cu ardere internă care antrenează generatoare de curent alternativ

(uneori redresat în curent continuu) sau de curent continuu de tip Ward-Leonard, curentul

electric produs în aceste centrale locale, montate chiar în incinta instalaţiilor de foraj, fiind

utilizat la antrenarea motoarelor de curent alternativ sau de curent continuu în cadrul

sistemelor de manevră, de circulaţie şi de rotire. Instalaţiile prevăzute cu acest sistem sunt

acţionate mixt (manevra şi rotirea în grup, circulaţia individuală) sau individual.

3.2.1. Instalaţii de foraj acţionate diesel-hidraulic

În funcţie de adâncimea de lucru, aceste instalaţii sunt acţionate de unul până la patru

motoare diesel, montate în paralel şi cu însumarea puterii într-o intermediară (ansamblu de

transmisii, arbori şi cuplaje montat într-o carcasă metalică), care permite dirijarea puterii spre

fiecare utilaj al celor trei sisteme, de unde şi denumirea de acţionare în grup.

Acţionarea în grup permite funcţionarea oricărui sistem al instalaţiei de foraj şi în cazul

defectării unuia din motoare.

Prin utilizarea transmisiilor hidraulice s-a mărit flexibilitatea acţionării cu motoare

diesel.

3.2.1.1. Componenţa sistemului de acţionare a instalaţiei de foraj diesel-hidraulice

Sistemul de acţionare a instalaţiei de foraj termice cuprinde: motoarele diesel,

transmisiile hidraulice, transmisiile intermediare, cutiile de viteze şi anexe.

Motoarele Diesel folosite în cadrul acestor instalaţii sunt în patru timpi, cu

supraalimentare, cu 6 sau 12 cilindri, şi au în general

puterea între 250 şi 1100 kW la turaţii de 1 000 ... 1

500 rot/min pentru acţionarea instalaţiilor fixe şi 150 ...

400 kW, la turaţii de 1 500 ... 2 200 rot/min pentru

acţionarea instalaţiilor transportabile.

Motoarele diesel sunt utilizate pentru acţionarea

instalaţiilor de foraj sub forma unor grupuri de foraj

formate din motor, instalaţii de răcire, preîncălzire,

pornire, filtrare a aerului, protecţie şi avertizare,

eşapare a gazelor arse şi reţinătoare de scântei, toate montate pe o sanie.



40

Simbolizarea grupurilor de foraj cuprinde literele GF urmate de indicativul motorului

(exemplu GF 820) sau de numărul de cilindri (exemplu GF 6).

Caracteristica funcţională — cuplul motor M (sau puterea P) în funcţie de turaţia n,

numită şi caracteristică externă este reprezentată în figura 3.2 (porţiunea AB). Pe lângă

caracteristica externă apar şi caracteristicile parţiale sau de regulator 1 ... 5, corespunzătoare

diferitelor grade de injecţie, obţinute prin modificarea poziţiei cremalierei pompei de injecţie.

Pe figură se observă că la modificarea substanţiala a valorii turaţiei, (n = 1400 ... 800 rot/min),

valoarea cuplului între gradul de injecţie maxim 1 şi cel corespunzător mersului în gol 5 se

modifică puţin (porţiunea AB este aproape plată) ceea ce conferă caracteristicii funcţionale a

acestui tip de motor o anumită rigiditate.

Din punctul de vedere al relaţiei încărcare-durată se disting în funcţionarea motorului

diesel două regimuri:

regimul A — regim de funcţionare continuă cu dezvoltarea unei puteri

stabilite P la o turaţie n indiferent de durată, limita fiind curba A;

regimul B — regim intermitent de funcţionare cu dezvoltarea unei puteri PB >

PA, dar pentru scurt timp. Altfel spus, regimul B corespunde puterii maxime a

motorului, solicitarea motorului la această valoare timp îndelungat ducând la

avarii sau uzuri rapide ale acestuia.

Transmisiile hidraulice realizează transmiterea mişcării de la motor la maşina de lucru

pe baza transformării energiei mecanice cu anumite caracteristici primite de la motor (cuplul

M1, turaţia n1), prin intermediul energiei hidraulice a unui lichid cu care sunt umplute, în

energie mecanică cu alte caracteristici (cuplul M2, turaţia n2).

După caracteristicile energiei imprimată lichidului — potenţială (lichidul capătă viteze

mici şi presiuni mari) sau cinetică (lichidul capătă viteze mari şi presiuni mici) — transmisiile

hidraulice se împart în transmisii hidrostatice şi, respectiv, transmisii hidrodinamice.

Transmisiile hidrostatice se folosesc la acţionarea capetelor hidraulice, a meselor

rotative, a cleştilor mecanizaţi, fiind în general folosite în cadrul instalaţiilor de foraj de mică

adîncime (foraje structurale, pentru apă).

Transmisiile hidrodinamice se folosesc ca elemente de legătură elastică între motoarele

de acţionare şi intermediarele instalaţiei de foraj, protejând motoarele de şocurile ce s-ar

transmite de la utilajele acţionate (troliul de foraj, pompele de noroi, masa rotativă), evitând,

totodată, supraâncărcarea motoarelor, mărind durata de funcţionare a acestora şi a tuturor

elementelor de transmisie, ca: arbori, cuplaje, lanţuri. Ele se împart în:

turboambreiaje (cuplaje hidraulice), care transmit energia de la arborele conducător



41

(primar), creată la turaţia motorului aproximaţiv constantă, la arborele condus

(secundar), prin intermediul lichidului, fără a modifica cuplul motor M1 de la arborele

conducător (M1 = M2, M2 fiind cuplul la arborele secundar). În cadrul instalaţiilor de

foraj din seria F s-a renunţat la utilizarea turboambreiajelor;

convertizoare hidraulice de cuplu CHC care transmit energia de la arborele

conducător (primar) creată la turaţia motorului n1 aproximativ constantă, la arborele

condus (secundar) prin intermediul lichidului, dezvoltând la arborele condus un cuplu

M2 diferit de cel de la arborele conducător M1, în funcţie de încărcarea ce se transmite

de la mecanismul de lucru, pe seama modificării turaţiei n2 a arborelui condus.

În figura 3.3 este reprezentată caracteristica exterioară a unui tip de convertizor hidraulic

de cuplu M2 = f(n2). Se observă că, spre deosebire de motorul diesel, la convertizorul de cuplu

variaţiei turaţiei de la secundar n2 îi corespunde variaţia în limite largi a cuplului M2.

Totodată, se observă că variaţia celor doi parametri de funcţionare este în sens opus, adică, la

creşterea încărcării la arborele condus, produsă de

creşterea încărcării sistemului acţionat, corespunde o

micşorare a turaţiei acestui arbore (deci şi a

sistemului acţionat,) la scăderea încărcării situaţia

inversându-se. Această proprietate a convertizorului

de a-şi adapta turaţia la secundar în funcţie de

încărcarea sistemului acţionat — caracteristică

flexibilă — a stat la baza formării grupurilor de

acţionare (motor diesel + CHC) din cadrul

instalaţiilor de foraj, acţionarea numindu-se diesel-hidraulică.

Folosirea economică a acţionării prin convertizoare hidraulice de cuplu condiţionează

funcţionarea acestora la randamente impuse η > 0,7, ceea ce a impus existenţa în cadrul

sistemului de acţionare a troliului de foraj şi mesei rotative, precum şi a unor cutii de viteze

care limitează turaţia secundarului CHC-ului între 280 şi 950 rot/min.

În figura 5.2 se observă porţiunea îngroşată a curbei M2 = f(n2) limitată de valorile

minime admise pentru randamentul η > 0,7.

Simbolizarea convertizoarelor hidraulice de cuplu este făcută prin literele CHC, urmate

de grupul de cifre ce indică mărimea diametrului maxim al torului de lichid din interiorul

convertizorului hidraulic de cuplu în milimetri (de exemplu CHC—750).

Transmisiile intermediare reprezintă ansamblul de arbori, transmisii cu lanţuri şi



42

cuplaje montate în carcase, care însumează puterea motoarelor de antrenare şi o distribuie

către troliul de foraj, pompele de noroi şi masa rotativă. Ele sunt plasate între motoarele de

antrenare şi cutia de viteze sau troliu respectiv pompe de noroi, fiind astfel concepute încât să

permită antrenarea oricărui sistem (manevră, circulaţie, rotire) cu oricare motor, separarea

motorului defect, sau antrenarea separată a pompelor de noroi şi a mesei rotative în timpul

forajului. Se întâlnesc numai în cazul instalaţiilor de foraj cu acţionare centralizată a tuturor

sistemelor.

Constructiv, transmisiile intermediare sau intermediarele pot fi în linie sau secţionale.

Intermediara în linie este montată într-o singură carcasă şi însumează puterea mai multor

grupuri de foraj DH. Prezintă avantajul că la demontarea şi montarea instalaţiei de foraj

constituie un ansamblu compact şi etanş.

Intermediara în linie (fig. 3.4) este formata din trei arbori (1, 2, 3) sprijiniţi pe rulmenţi

în corpul carcasei şi trei transmisii cu lanţuri multiple (4, 5, 6). Motoarele şi pompa de noroi

sunt cuplate la intermediară prin ambreiajele pneumatice 7. Separarea motoarelor se poate

face prin cuplajul rigid cu caneluri 8, iar obţinerea celor doua trepte de turaţii la pompa de

noroi, printr-un cuplaj 9 de acelaşi tip.

Ungerea elementelor în mişcare se face cu ajutorul unei pompe cu roţi dinţate 10 aflată

în interiorul intermediarei. Tot de la intermediară este antrenat şi compresorul 11 pentru

producerea aerului necesar comenzilor pneumatice şi pornirii motoarelor.

Acest tip de intermediară, cu unele modificări, se utilizează în cadrul instalaţiilor de foraj

de tip fix acţionate cu două grupuri de foraj (F-100, F-I25, F-200). .

Intermediara secţională este un ansamblu în care intră grupul de acţionare (motorul şi

CHC uniţi prin transmisie cardanică) şi intermediara propriu-zisă a arborelui respectiv.

Ansamblul, în întregime transportabil, fiind montat pe o sanie, elimină alinierea motorului la



43

intermediară, dar necesită centrarea faţă de celelalte ansambluri.

Intermediarele secţionale au avantajul că se pot tipiza integral sau în parte, ceea ce

uşurează compunerea lor din câte ansambluri este nevoie, în funcţie de tipul instalaţiei de

foraj.

Cutiile de viteze se folosesc în scopul adaptării caracteristicii motorului de antrenare la

caracteristicile mecanismelor de lucru ale instalaţiei de foraj. Se întâlnesc cutii de viteze

pentru troliul de foraj şi pentru masa rotativă, mai rar pentru pompa de noroi.

Cutia de viteze pentru troliul de foraj poate fi separată (între intermediară şi troliu),

inclusă în troliu sau in intermediară. Inclusă în troliul de foraj (de exemplu, la instalaţia F-

200), simplifică operaţiile de montare şi demontare.

Cu ajutorul cutiei de viteze separate, se realizează, prin intermediul transmisiilor cu lanţ,

cuplate pe rând, cu ajutorul unor cuplaje rigide, două trepte mecanice de viteze „înainte".

Treapta de mers „înapoi" (necesară antrenării tobei de manevră la schimbarea cablului sau

mesei rotative în cazul instrumentaţiilor) se realizează printr-o transmisie cu lanţ, un angrenaj

şi cuplajul rigid.

Cutia de viteze a mesei rotative se introduce atunci când numărul treptelor de viteze la

masa rotativă, obţinute de la troliul de foraj nu este suficient. Ea se plasează în apropierea

mesei rotative, primind mişcarea de la troliul de foraj printr-o transmisie cu lanţ şi cuprinde,

în general, într-o carcasă, montate pe arbori, două transmisii prin angrenaje şi un grup conic

pentru cazul acţionării mesei rotative prin arbore cardanic.

Anexele instalaţiilor de foraj sunt:

pupitrul şi reţeaua de comandă pneumatică, inclusiv instalaţia de preparare şi tratare a

aerului comprimat;

instalaţia de combustibil, care cuprinde rezervoarele, de combustibil, şi claviatura

necesară pentru alimentarea motoarelor;

instalaţia electrica, care cuprinde grupurile electrogene şi instalaţia electrică de forţă şi

lumină propriu-zisă;

instalaţia de încălzire a posturilor de lucru.

3.2.1.2. Instalaţia de foraj F200 — 2 DH

Instalaţia de foraj F200 — 2 DH (fig. 3.5) este destinată forării sondelor până la adâncimi

de 4 000 m cu prăjini de 114,3 mm (4 1/2 in). având sarcina maximă şi normală de lucru la

cârlig de 2 000, respectiv 1 250 kN. Ea a fost produsă în mai multe variante constructive.

Grupurile de foraj, două la număr, sunt cuplate prin transmisii cardanice cu conver-



44

tizoare hidraulice de cuplu CHC-750.

De la intermediarele I şi II de tip separat (secţionale) sunt antrenate fie două pompe de

noroi de tipul 2PN-630 — 8 x 16, fie troliul de foraj TF-25 sau masa rotativă MRS 205.

La toba de manevră se obţin patru trepte de viteze dreapta, care permit ridicarea câligu-

lui cu viteze cuprinse între 0,5 şi 2,3 m/s şi două trepte de viteze stânga, realizarea cuplărilor

şi decuplărilor necesare transmiterii mişcării la diverşi arbori fiind posibilă datorită

ambreiajelor pneumatice cu discuri şi burduf.

La masa rotativă, cu ajutorul cutiei de viteze, se realizează în total patru trepte de viteze

dreapta şi două trepte stânga.Varianta F 200—2 DH-7 are o pompă de foraj de 2 PN-630

acţionată de la o intermediară în linie şi un grup motopompă GMP 2PN-700 (motor M 820 +

pompă 2 PN-700). Tot prin modificarea schemei cinematice la toba de manevră se obţin două

trepte de viteze dreapta şi stânga, iar la masa rotativă trei trepte de viteze dreapta şi stânga.

Această variantă are montată o tobă de lăcărit pe arborel mosoarelor.

.

3.2.2. Instalații de foraj acționate electric

Se reaminteşte că acestor instalaţii de foraj le sunt caracteristice dependenţa energetică şi

uneori posibilitatea acţionării individuale.

3.2.2.1. Instalaţiile de foraj acţionate cu motoare de curent alternativ sunt obţinute din

instalaţiile de foraj DH (termice) prin înlocuirea grupurilor de foraj D-CHC cu motoare



45

electrice de curent alternativ; au practic aceeaşi componenţă a schemei cinematice cu

instalaţiile din care au provenit, menţinându-se acţionarea în grup a sistemelor de manevră,

rotire şi circulaţie. Deoarece motoarele electrice de curent alternativ au caracteristica rigidă

(pe figura 3.6 se observă că practic turaţia la arborele motorului nu variază, curba carac-

teristică având alura aproape verticală), acestea sunt introduse în grupuri de acţionare alături

de convertizoarele hidraulice de cuplu cu palete reglabile.

Diferenţele din punctul de vedere al com-

ponenţei faţă de instalaţia de foraj din care au derivat

constau în faptul că partea electrică este mult mai

complexă, având mult dezvoltate sistemele electrice

de acţionare şi auxiliare.

Făcând referiri la doua tipuri de instalaţii, una

termică F200 — 2DH şi alta electrică F200 —3 EHC- 4,

se pot constata totuşi unele diferenţe la partea mecanică şi

anume:

la varianta electrică, se utilizează, convertizoare hidraulice de cuplu de tip mai mic din

cauza puterii mai mici a motoarelor electrice utilizate — CHC 650 P (P — cu palete

reglabile);

intermediara în linie este construită, pentru a însuma puterea a trei motoare electrice în loc de

două grupuri de foraj GF 820;

de la intermediară este acţionată o singură pompă de foraj, în completare existând un grup

motopompă;

pentru mărirea siguranţei în acţionare s-a introdus un grup de acţionare independent pentru

manevrarea garniturii de foraj în cazuri de cădere a reţelei de alimentare.

3.2.2.2. Instalaţiile de foraj acţionate cu motoare de curent continuu.

Au caracteristică folosirea curentului alternativ debitat de reţeaua electrică de alimentare, care

este redresat în curent continuu prin intermediul tiristoarelor. Pentru acest tip de instalaţie de foraj,

acţionarea sistemelor instalaţiei este individuală, ceea ce face ca instalaţia sa aibă o complexitate

redusă, componenţii ei fiind (în afara racordurilor la reţea şi a amenajărilor pentru redresarea

curentului electric alternativ) motoare electrice de acţionare, reductoare de turaţie cu rol şi de



46

intermediară, cutii de viteze, aparatură electrică pentru alimentare, comandă, reglare şi protecţie a

funcţionării motoarelor electrice.

Motoarele de curent continuu au caracteristici de funcţionare superioare celor de curent

alternativ, realizând game largi de cupluri şi turaţii în

funcţie de încărcare. În figura 3.7 este reprezentată

caracteristica principală a unui motor electric de curent

continuu, distingându-se două regimuri: un regim de

funcţionare de moment constant, când variaţia turaţiei

motorului până la turaţia de bază n se obţine prin

variaţia tensiunii de alimentare şi un regim de

funcţionare la putere constantă (de la turaţia de bază la

cea maximă), când reglarea se efectuează prin variaţia

curentului de excitaţie a motorului electric.

Prin răcire forţată, efectuată cu ventilatoare, se îmbunătăţesc performanţele acestor

motoare. Tipurile de motoare utilizate sunt: motoare cu puteri de 850 kV, 550 kW şi 400 kW,

de exemplu MCF-850.

Reductorul de turaţie introdus este format, în general, din două angrenaje cilindrice

reducătoare montate într-o carcasă. Reductorul de turaţie pentru troliul de foraj are, uneori, şi

rol de intermediară. Există instalaţii de foraj acţionate în curent continuu care nu au reductor

pentru motoarele care acţionează troliul de foraj, motoarele fiind montate direct la cutia de

viteze a troliului de foraj. Aparatura electrică de comandă, reglare şi protecţie diferă în funcţie

de varianta constructivă a instalaţiei de foraj.

3.2.2.3. Instalaţia de foraj electrică F 320 - EC

Este acţionată în curent continuu prin sistemul de curent alternativ preluat de la reţea —

redresat în curent continuu — motor electric de curent continuu comandat prin tiristoare și a

fost, iniţial, varianta electrică a instalaţiei. termice F 320 — 3 DH (Fig. 3.8).

Fiecare mecanism al sistemelor de manevră, circulaţie şi rotire este acţionat individual cu

motoare de 850 kW, în număr de cinci, din care două pentru troliul de foraj. Se remarcă

simplitatea schemei cinematice a acţionării acestei instalaţii de foraj, care asigură, pentru

troliul de foraj patru trepte de viteze şi pentru masa rotativă, două trepte de viteze.



47

Ulterior a apărut o alta variantă, F 320 —EC, care are acţionarea mixtă: troliul de foraj şi

masa rotativă acţionate în grup, pompele de foraj, individual.

3.2.3. Instalații de foraj acționate diesel-electric

Datorită simplităţii schemei cinematice, această acţionare s-a impus, mai ales în cadrul

instalaţiilor pentru foraj marin. Totodată, ea poate fi utilizată şi pentru foraj terestru în zone

lipsite de reţele electrice. Din punctul de vedere al producerii energiei electrice, există două

variante de instalaţii:

1) Curentul alternativ produs cu ajutorul unor motogeneratoare este redresat în curent

continuu cu care sunt antrenate motoarele electrice de curent continuu (fig. 3.9). Grupurile

generatoare de curent alternativ sunt formate din motoare diesel supraalimentate şi

generatoare sincrone de curent alternativ, fiecare motor şi generator formând un ansamblu

montat pe un şasiu comun (motor diesel 6L DSR — 800 kW la 750 rot/min, generator sincron



48

de curent alternativ de 0,4 kV la 50Hz; motoarele pot fi şi de tip ALCO cu posibilitate de

utilizare drept combustibil a gazelor de sonda). Panoul centralizator, sistemul de redresare şi

panoul de distribuţie sunt montate în cabine metalice, uşor transportabile. Motoarele electrice

de curent continuu sunt cele utilizate la acţionarea instalaţiilor de foraj EC (acţionate în curent

continuu prin redresarea curentului alternativ de la reţea). De fapt şi celelalte componente ale

părţii de acţionare (reductoare, intermediare) şi ale sistemelor de manevră, circulaţie şi rotire

sunt identice pentru aceste tipuri de instalaţii de foraj, din instalaţia de foraj DEC putându-se

obţine instalaţia EC.

2) Curentul continuu este produs direct (fără a mai fi nevoie de redresare) cu ajutorul

unor motogeneratoare de curent continuu în

sistem Ward-Leonard (fig, 3.10).

Motogeneratoarele sunt formate din motoare

diesel 12LDSR — licenţă Schulzer — cu 12

cilindri, de 1842,5 kW (2 500 CP) la 750

rot/min şi generatoare de curent continuu la

valorile superioare ale tensiunii 850V/1 755

A sau inferioare, 610 V/2 460 A. Motoarele

electrice de curent continuu sunt tot cele de

tip MCF-850. Componentele părţii de



49

acţionare sunt comune cu cele de la variantele EC sau DEC ale instalaţiilor de foraj.

3.2.4. Gama instalațiilor românești de foraj

În majoritatea şantierelor petrolifere se găsesc instalaţii de foraj din seria F, cu ajutorul

cărora se acoperă toata gama de adâncimi de foraj. Caracteristice pentru instalaţiile de foraj

din seria F, comparativ cu cele fabricate până către sfârşitul deceniului al şaptelea sunt

concepţiile şi soluţiile adoptate pentru realizarea unor instalaţii de foraj uşor de transportat, cu

timpi minimi de montaj, cu elemente de mecanizare şi automatizare, având dotarea necesară

pentru obţinerea de performanţe ridicate în orice condiţii de climă în forajul terestru şi marin.

Prin gama instalaţiilor de foraj se înţelege totalitatea tipurilor instalaţiilor de foraj

ordonate într-un şir de tipodimensiuni pe baza unor parametri care nominalizează şi

standardizează instalațiile de foraj. Aceşti parametri, numiţi parametrii definitorii ai unei

instalaţii de foraj sunt: sarcina la cârlig, sistemul de acţionare şi puterea instalată.

S-a arătat cum se determină sarcina la cârlig. Aici este locul pentru a introduce două

precizări. Prima se refera la caracterizarea fiecărei instalaţii de foraj prin capacitatea

sistemului de manevră în a manevra în anumite condiţii sarcina normală la cârlig Fcn şi, în alte

condiţii, sarcina maximă la cârlig, Fcmax, a doua, la raportul dintre aceste sarcini.

Sarcina normală la cârlig este produsă de manevrarea celei mai grele garnituri de

foraj utilizată la săparea unei sonde. Ea corespunde unor situaţii care au o frecvenţă mare a

repetării atât în săparea sondei, cât şi în durata de funcţionare a instalaţiei de foraj. Sarcina

maximă la cârlig apare rar, numai întâmplător, la tubarea celei mai grele coloane de burlane,

sau accidental, în cazul operaţiei de instrumentaţie pentru degajarea garniturii de foraj prinse

în sondă. Aceasta sarcina, spre deosebire de cea normală, se consideră a se aplica static la

cârligul instalaţiei de foraj.

Raportul dintre cele două încărcări la cârlig , se situează în limitele Fcmax/Fcn = 1,5...

1,6, uneori limita inferioară fiind 1,25.

În standarde, gama instalaţiilor de foraj este alcătuită considerându-se sarcina maximă

a instalaţiei de foraj. Pentru sarcina normală se determină o caracteristică echivalenta şi

anume adâncimea de foraj în metri (m) care poate fi atinsă cu instalaţia respectivă utilizând

prăjini de 114,3 mm (4 1/2 in). Fiecare instalaţie de foraj este nominalizată (simbolizată) cu

un grup de litere şi cifre care dă indicaţii despre parametrii definitorii ai instalaţiei de foraj:



50

sarcina maximă la cârlig Fcmax, puterea instalată (indirect, cunoscând puterea unui motor, prin

produsul număr motoare x puterea unui motor) şi sistemul de acţionare. Iată câteva exemple

de instalaţii de foraj rotativ simbolizate corespunzător celor de mai sus: F 500 — 4 DH, F 100

- 2 DH. Uneori, în simbol mai apar fie cifre, fie litere care caracterizează mai deplin instalaţia

respectivă, de exemplu simbolurile F 200 -2 DH-7 se referă la varianta a şaptea a acestui tip

de instalaţie de foraj cu sarcina maximă la cârlig de 200 tf (circa 2 000 kN), acţionată cu două

motoare în sistemul DH; F 125 - 2 DH-T se referă la instalaţia de foraj F 125 de capacitate

medie, transportabilă. Simbolul apare complet, cu numărul motoarelor, doar la instalaţiile de.

foraj acţionate în sistemul DH. La cele acţionate în alte sisteme, numărul motoarelor nu mai

este conţinut în simbol. De exemplu, pentru instalaţia de foraj F 320 în mai multe variante de

sisteme de acţionare: F 320 - 3 DH pentru acţionarea DH, F 320 - EC pentru acţionarea de la

reţea cu redresarea curentului alternativ în curent continuu.

3.2.5. Montarea întreținerea și exploatarea instalațiilor românești de foraj

Montarea. După amenajarea căilor de acces şi a terenului pentru viitoarea locaţie, se

efectuează montarea instalaţiei de foraj. Se începe cu amenajarea fundaţiilor prefabricate

(plăci din beton armat aşezate pe un pat de balast compactat), urmând montarea elementelor

substructurii mastului (turlei), troliului de foraj, intermediarelor şi grupurilor de acţionare,

verificându-se orientarea faţă de gura sondei şi orizontalitatea acestora. Toate aceste lucrări au

la bază planul de amplasare a instalaţiei de foraj.



51

În continuare, ordinea de montare este următoarea: mast (turlă), masă rotativă, troliu

de foraj, cutie de viteze, intermediare, pompe de noroi, instalaţie de preparare şi condiţionare

a fluidului de foraj, barăci, instalaţii de încălzire, de iluminare, de combustibil, de apă.

Montarea şi centrarea troliului de foraj este condiţionată de centrarea mesei rotative şi

este asigurată, în cazul acţionării mesei rotative prin roata de lanţ, de paralelismul arborilor

troliului şi al prisnelului mesei rotative şi de coplaneitatea roţilor de lanţ (v. fig, 3.11, a).

Paralelismul arborilor se verifică prin măsurarea distanţei dintre capetele celor doi arbori, iar

coplaneitatea roţilor de lanţ se verifică cu ajutorul unui liniar metalic. În cazul acţionării mesei

rotative prin transmisie cardanică, la centrarea troliului de foraj se verifică paralelismul

acestuia cu faţa învecinată a batiului mesei rotative, prin măsurarea distanţei până la carcasa

troliului de foraj (distanţa d în figura 3.11, b). În ambele cazuri, la centrarea troliului de foraj

se asigură valoarea excentricităţii E dintre axa sondei şi axa jumătăţii tobei, în funcţie de tipul

instalaţiei de foraj.

După. centrarea troliului se montează cutia de viteze şi intermediarele, verificându-se

coplaneitatea roţilor de lanţ cu ajutorul unui liniar metalic şi orizontalitatea arborilor cu nivela

2). Lanţurile de transmisie se montează cu ajutorul unui dispozitiv de întindere (prin rotirea

şurubului se apropie capetele lanţului), verificându-se ca săgeata ramurii pasive să aibă

valoarea recomandată.

Pentru instalaţiile electrice de foraj intervin în plus operaţiile de montare legate de

instalaţia electrică de forţă, de aparatura electrică de comandă, de reglare şi protecţie, în

condiţiile asigurării unei electro-securităţi totale.

Întreţinerea şi exploatarea. Pentru a putea întreţine şi exploata o instalaţie de foraj

trebuie cunoscute atât construcţia instalaţiei, cât şi procesul de foraj. În acest cadru sunt

necesare:

1) respectarea unui complex de utilizări în limitele solicitărilor admise şi de măsuri indicate

în cartea instalaţiei şi în documentele utilajelor, care cuprind caracteristicile tehnice,

descrierea utilajelor, instrucţiuni de funcţionare şi întreţinere, piesele de schimb;

2) supravegherea continuă a funcţionării utilajelor din cadrul instalaţiei de foraj pe baza

urmăririi indicaţiilor aparatelor de măsurat şi control, a controalelor — vizual, asupra pieselor

care se văd, şi auditiv, asupra zgomotelor percepute în funcţionarea utilajelor, şi prin palparea

unor zone ale utilajelor (de exemplu în zona lagărelor);



52

3) remedierea urgentă a oricărei defecţiuni constatate pentru a înlătura efecte cu gravitate

mărită.

Remedierile pentru utilajele componente ale sistemelor de manevră rotire şi circulaţie

au fost prezentate. În tabelul 3.1 sunt indicate unele din controalele ce trebuie efectuate,

termenele de efectuare şi modurile de remediere a defecţiunilor constatate.

Se precizează că prin „permanent" se înţeleg controalele efectuate la începutul fiecărui

schimb şi chiar în cadrul proceselor de manevră sau de săpare. La sistemele de acţionare ce au

în componenţă motoare diesel, este necesar ca pornirea să se facă numai după ce s-a controlat

nivelul uleiului în carter şi s-a efectuat preîncălzirea cilindrilor. .Cuplarea în sarcină se

realizează numai după încălzirea motoarelor. Pentru intermediare şi cutii de viteze se vor

urmări starea şi reglarea transmisiilor cu lanţ, a cuplajelor şi ambreiajelor, ungerea pieselor în

mişcare, măsurile fiind asemănătoare cu cele de la troliul de foraj.

Ca indicaţii generale se pot prezenta următoarele:

orice pată de ulei indică existenţa unei neetanşeităţi, care are ca efecte nu numai consumuri de

ulei şi murdărirea locului de muncă, dar şi posibilitatea apariţiei gripării pieselor în mişcare

datorită golirii băii de ulei;

creşterea anormală a temperaturii în unele zone ale utilajelor indică o ungere nesatisfăcătoare

(pompele de ungere pot fi defecte, iar filtrele de ulei sau conductele înfundate), sau strângeri

mari ale rulmenţilor;

controlul nivelului uleiului trebuie efectuat la circa 15 min, după oprirea utilajului,

completările fiind făcute cu ulei de aceeaşi calitate, conform indicaţiilor cărţii tehnice a

utilajului;

utilajele vor fi revizuite şi reparate periodic, conform prescripţiilor tehnice, asigurând

menţinerea permanentă în funcţiune a dispozitivelor de protecţie şi siguranţă;

remedierile defectelor se vor efectua cu utilajele oprite şi cu asigurarea printr-un sistem de

blocare a comenzilor de cuplare pentru evitarea pornirilor accidentale.

În permanenţă trebuie avută în vedere evitarea accidentelor umane. La preluarea fiecărui

schimb, şeful fiecărei formaţii de lucru, pe lângă verificarea stării tehnice a utilajului, va efectua

un instructaj ce va consta din indicaţii tehnice şi de protecţie a muncii referitoare la operaţiile ce



53

urmează a fi executate. Pe durata operaţiilor este interzis să se lucreze fără echipamentul de

proiecţie corespunzător operaţiei ce se execută.

Nu se admite lipsa capacelor şi a apărătorilor la toate piesele mobile ale utilajelor. În caz de

control sau intervenţie la utilaj (ungere, reparaţie) utilajul trebuie oprit şi asigurat împotriva

pornirilor accidentale. Locul de muncă trebuie menţinut curat, cu accesul şi căile de circulaţie

libere, iar sculele şi dispozitivele ţinute în ordine.

La toate locurile fixe de munca vor fi afişate instrucţiunile tehnice de funcţionare, schemele

tehnologice, principalele măsuri de prevenire a accidentelor.

În plus, la instalaţiile electrice de foraj, datorită pericolelor ce se pot produce prin

electrocutare, orice manevră sau reparare a părţii electrice se execută numai de către electricieni.

La toate utilajele trebuie să existe priza de punere la pământ, verificându-se semestrial

rezistenţa electrică a prizei de împământare.

Acţionarea (punerea şi scoaterea din funcţiune) a tuturor dispozitivelor de pornire se va face

numai stând pe podurile izolante.

Orice lipsuri sau defecţiuni constatate se aduc de îndată la cunoştinţa celor in drept, care vor

lua imediat măsuri de remediere. Combustibilii şi lubrifianţii se păstrează în locuri de depozitare

special amenajate. Din cadrul amenajărilor pentru instalaţii de foraj nu trebuie să lipsească

dotările necesare stingerii incendiilor.



54

Tabel 3. 1.

Indicaţii asupra controlului defecţiunilor și modului de remediere

Ansamblul Componentul Conţinutul controlului (reviziei) Defecţiuni posibile Termenul

Modul de remediere a defecţiunii

1 2 3 4 5 6 Troliul de foraj

Toba de manevră

starea canelurilor (cojii) de pe corpul

tobei de manevră; fixarea capătului

activ al cablului.

ascuţirea muchiilor şi deteriorarea cablului;

slăbirea şuruburilor de prindere.

permanent înlocuirea segmentului respectiv al cojii;

reîmpănarea capătului prin strângerea şuruburilor

Tamburele de frână

grosimea peretelui cămăşii de răcire;

starea părţii în contact cu saboţii;

temperatura apei de răcire.

micşorarea grosimii prin uzare;

apariţia de rizuri, chiar de fisuri;

supraîncălziri.

la schimbarea saboţilor;

la manevrele de introducere.

înlocuirea tamburului; reparare în uzine;

specializate mărirea debitului de apă.

Frâna cu bandă starea saboţilor din ferodou;

prezenţa fumului sau a mirosului intens de ars

uzarea saboţilor; pătrunderea uleiului, unsorii sau apei în spaţiul saboţi — tambur; nivel de umplere

necorespunzător al frânei hidraulice:

permanent; la manevrele de

introducere.

reglarea benzilor de frână, înlocuirea saboţilor;

eliminarea prin spălare şi uscare a grăsimilor şi apei, refacerea etanşărilor; creşterea nivelului gradului de umplere a frânei hidraulice pentru a mări capacitatea de frânare.

Frâna hidraulică temperatura apei de răcire;

temperatura

supraîncălzire; pericol de gripare.

permanent; la manevrele de

introducere.

mărirea debitului de apă; gresarea lagărelor.



55

lagărelor. Mosorul manual lipsa asperităţilor

sau a şanţurilor cauzate de uzare.

ruperea sforii, accidentări ale utilizatorului (sondorului).

permanent. atenuarea defectelor mici prin pilirea sau înlocuirea mosorului.

Cuplajele (ambreiajele) operaţionale (şi la intermediare)

patinarea sau încălzirea cuplajelor operaţionale cu posibilităţi de aprinderi.

pătrunderea uleiului dinspre transmisia cu lanţ sau a apei;

desprinderi ale saboţilor şi înţepenirea lor între părţile conducătoare şi condusă ale cuplajului;

astuparea ferestrelor de aerisire din apărători (la CD);

lipsa contactului complet pe toată suprafaţa dintre discurile de fricţiune şi de presiune (CD).

permanent. repararea etanşării din peretele carcasei şi degresarea părţilor în fricţiune ale cuplajului.

uscarea şi repararea capacelor (apărătorilor) carcasei transmisiei

înlocuirea părţii defecte. eliberarea (curăţarea)

ferestrelor de murdăria depusă.

prelucrarea suprafeţelor de contact.

Transmisiile cu lanţuri (şi la intermediare)

starea danturilor roţilor de lanţ;

ungerea lanţurilor; starea lanţurilor; întinderea lanţurilor.

uzarea danturii; bucşe sparte sau sărite,

eclise rupte; pompa de ungere

defectă sau nivel scăzut al uleiului;

mărirea săgeţii.

permanent. înlocuirea în întreprinderi specializate;

înlocuirea pieselor defecte; se repară (înlocuieşte)

pompa, se completează nivelul uleiului;

se întinde lanţul scoţându- se una, două eclise.

Turle şi masturi de foraj

Montanţi, zăbrelaje, platforme, scări,

existenta şi starea acestora

ruperea, fisurarea, îndoirea barelor, fisurarea sudurilor,

periodic, după graficul stabilit conform

remedieri corespunzătoare gravităţii defectelor constatate.



56

articulaţii, şarniere de asamblare a tronsoanelor

ruperea şuruburilor de fixare.

normelor, după tubarea coloanelor şi instrumentaţii grele, furtuni şi seisme puternice, la cererea şefului de secţie.

Turla sau mastul în asamblare

control vizual; centrarea faţă de

verticala sondei.

integritatea turlei sau mastului;

descentrări ce produc frecări ale garniturii de foraj de interiorul prevenitorului sau al coloanei.

la 7 zile de la începerea operaţiilor de foraj şi apoi lunar.

la montare după fiecare operaţie de tubare sau instrumentaţie.

remedieri în funcţie de defectele semnalate în raportul sondei întocmit de maistrul sondor.

centrarea turlei sau mastului.

Sistemul macara-geamblac

Macaraua, cârligul şi geamblacul

starea roţilor. decalibrări ale canalelor;

fisurări ale roţilor.

la montaje şi schimbarea cablului.

la uzări mici schimbarea, înfăşurării cablului, înlocuirea macaralei (geamblacului),

uşurinţa învârtirii roţilor.

lipsa lubrifierii sau rulmenţi defecţi.

gresare sau înlocuire.

rotirea cârligului, funcţionarea amortizorului şi arcurilor de ridicare a pasului deşurubat.

rulment defect, lipsa amortizării, arcuri rupte.

permanent. înlocuirea macaralei, refacerea volumului de ulei din amortizor, înlocuirea arcurilor.

blocarea rotirii cârligului.

nefuncţionarea sau lipsa dispozitivului de blocare.

permanent. remedierea după caz până la înlocuirea macaralei-cârlig.



57

starea apărătorilor. lipsa, deformarea sau fixarea insuficientă.

la montare sau cu ocazia gresărilor (săptămânal).

completarea cu apărători, îndreptarea sau strângerea şuruburilor de fixare.

gresarea rulmenţilor, bolţurilor şi dispozitivelor de siguranţă; starea cârligului.

lipsa gresării- existenţa fisurilor.

săptămânal — permanent.

gresarea cu unsoare sau ulei — se înlocuieşte ansamblul MC sau cârligul.

Cablul Cablul de manevră şl cablul de ridicare

numărul de fire rupte.

depăşirea numărului admis.

la montare şi săptămânal (pe lumină).

după caz se trage o nouă cantitate de cablu sau se înlocuieşte în totalitate.

reducerea diametrului prin uzare.

scăderea peste limită; uzarea cablului sau a roţilor.

minim bisăptămânal.

ungerea cablului.

Pompa de noroi

Pompa de noroi Amortizorul de pulsaţii.

dimensiunea cuiului de siguranţă.

dimensiune neadecvată.

la schimbarea diametrului cămăşii şi pistonului.

montarea cuiului cu diametrul corespunzător.

starea etanşărilor tijelor pistoanelor.

garnituri defecte sau tije erodate.

permanent. înlocuirea garniturilor sau tijelor defecte.

zgomote anormale (şuierat, lovituri metalice).

situaţia ungerii pompei prin cele două circuite (vizual pe manometru şi la cutia de etanşare a tijei).

supape sau scaune defecte.

jocuri în asamblarea tijă-cap de cruce, cap de cruce, angrenaje.

pompă de ungere defectă.

sorb înfundat, nivel scăzut de ulei, legături

înlocuirea elementelor defecte.

strângerea tijei pistonului sau prelungitorului la capul de cruce, înlocuirea pompei.

după caz desfundarea sorbului, înlocuirea pompei de ungere, completarea nivelului de ulei, schimbarea uleiului



58

neetanşe. contaminat. strângerea holenderelor.

presiunea gazului inert din amortizorul de pulsaţii conform recomandărilor.

membrana de compartimentare defectă (spartă).

se înlocuieşte membrana. se încarcă amortizorul la presiune de comandă.

Capul hidraulic

Capul hidraulic controlul temperaturii oalei în dreptul rulmenților și țevii de spălare (temperatură ridicată)

lipsa uleiului sau rulment principal strâns (puțin erodat);

garnituri neunse sau prea strânse.

se completează uleiul, se efectuează corect rodajul sau se schimbă;

se efectuează gresarea, alternativ se slăbește strângerea asigurând însă etanșeitatea.

controlul rotirii fusului.

rulmentul principal defect.

se înlocuiește capul hidraulic.

controlul etanșeității oalei sau a țevii de spălare.

pierderi de ulei și de fluid de foraj.

se înlocuiește garnitura de etanșare și se reface plinul de ulei, verificând totodată dacă uleiul nu mai este contaminat cu fluid de foraj.

Masa rotativă

Masa rotativă

controlul nivelului de ulei și a calității acestuia;

existența zgomotelor anormale sau rotirea greoaie a mesei.

labirintul rotorului mesei și batiului defect;

rulmenții de pe rotorul mesei sau de la prisnel defecți.

săptămânal; zilnic.

completarea sau schimbarea uleiului, fiind posibilă și înlocuirea mesei;

dacă după completarea uleiului sau după gresare zgomotele nu dispar, masa se va înlocui.



59

3.3 Turlele și masturile

Funcţiunile şi caracteristicile turlelor şi masturilor de foraj. Turla şi mastul de

foraj sunt construcţii metalice verticale care se montează pe substructuri metalice deasupra

găurii de sonda, cu următoarele funcţiuni:

susţin, prin intermediul sistemului de scripeţi ficşi (geamblacul) şi mobili

(macaraua), garnitura de foraj în timpul manevrelor şi al forajului şi coloana de

burlane în timpul tubajului;

permit depozitarea în stive a paşilor de prăjini de foraj extraşi din sondă.

Între turla şi mastul de foraj există deosebiri constructive şi de montaj.. Constructiv,

turla de foraj este o grindă spaţială unică cu zăbrele, de forma tronco-piramidală, cu bazele

pătrate sau dreptunghiuri, care se montează de la început în poziţie verticală. Mastul de foraj

este, de asemenea, o construcţie metalică, dar mai zveltă decât turla, fiind format din una sau

două grinzi spaţiale cu zăbrele (unul sau doi piloni, sau stâlpi). El este montat în poziţie

orizontală şi apoi este rotit (rabătut) către poziţia verticală de lucru, fie cu ajutorul unui cric

hidraulic, fie cu ajutorul sistemului de manevră propriu al instalaţiei de foraj. Caracteristicile

principale ale turlelor şi masturilor de foraj sunt sarcina maximă de lucru la cârlig şi

înălţimea.

Turlele, larg utilizate în trecut în cadrul instalaţiilor de foraj, sunt în prezent înlocuite

aproape în totalitate de către masturi. Sunt menţinute în componenţa unor instalaţii de foraj

(FM-320 şi FM-500 — instalaţii pentru forajul marin cu sarcină maximă la cârlig 3 200 kN,

respectiv 5 000 kN ; F-800 instalaţie pentru foraj terestru cu sarcină maximă la cârlig 8 000

kN), datorită avantajului major pe care îl au faţă de masturi şi anume stabilitate mărită

încondiţiile speciale cerute de aceste instalaţii; sarcină la cârlig mare şi stabilitate în condiţiile

transportului (deplasării) la schimbarea locaţiei pentru platformele marine.

Restul instalaţiilor de foraj, transportabile, cu sarcini la cârlig de 500 . .. . . . 1 250 kN,

şi staţionare (fixe), având sarcini la cârlig de 1 250. . . 5.000 kN, sunt echipate cu masturi de

foraj. Înălţimea turlei sau mastului de foraj este determinată de:

lungimea pasului lp (18 ... 36 m), lungimea unui ansamblu format din 2 ... 4

prăjini în care se descompune sau din care se compune garnitura de foraj la

operaţiile de manevră în scopul reducerii timpului de manevră (neproductiv);



60

spaţiul de siguranţă s necesar pentru evitarea lovirii grinzilor geamblacului la

ridicarea macaralei. Suma celor două lungimi: H = lp + s [m], se defineşte ca

înălţimea liberă a turlei sau mastului de foraj.

3.3.1. Turlele piramidale

Turla piramidală a instalaţiilor pentru forajul marin (Fig. 3.12) este compusă din

montanţii (picioarele) 1, care constituie muchiile trunchiului de piramidă, orizontalele 2 şi

diagonalele 3.

Montanţii sunt alcătuiţi din profile laminate fiind fixaţi la partea inferioară a

substructurii 4. La partea superioară, montanţii sunt solidarizaţi prin grinzile metalice 5 ale

coroanei turlei 6. În cadrul fiecărei feţe laterale a trunchiului de piramidă (A, B, C şi D),

montanţii sunt solidarizaţi prin orizontalele şi diagonalele care alcătuiesc zăbrelajul turlei cu

diagonal simple, K sau romb (dublu K). Distanţa dintre două orizontale reprezintă înălţimea

unui panou. Faţa A (faţa principală) are o uşă prin care se introduc în turlă materialul tubular

şi diverse scule, continuându-se cu jilipul (un plan înclinat sprijinit superior pe substructura

turlei şi inferior pe rampa de prăjini). Prin faţa B (faţa dinspre troliul de foraj) pătrunde

capătul active al cablului de manevră spre geamblacul 7. Faţa C permite accesul în turlă de la



61

cabina sondorului-şef, respectiv ieşirea spre aceasta. Pe turlă sunt montate podul podarului 8

şi grinzile de rezemare superioară a paşilor de prăjini din sondă. Accesul la orice nivel al

turlei până la partea superioară a acesteia este asigurat de scări, balustrade şi platforme de

odihnă.

Substructura, aflată la partea inferioară a turlei, este o construcţie metalică ce susţine

masa rotativă şi platforma de lucru (podul) a turlei. Substructura are înălţimea determinată de

dimensiunile prevenitoarelor de erupţie ce se montează în spaţiul de sub grinzile mesei

rotative.

Particularităţile turlei, determinate de necesitatea deplasării acesteia prin remorcarea

platformei marine la schimbarea locaţiei (turla fiind în poziţie verticală), au condus la

denumirea de turla dinamică (Fig. 3.13).

Turla piramidală a instalaţiilor de foraj terestru este asemănătoare din punctul de

vedere al componenţei cu turla dinamică. Totuşi există unele diferenţe privind modul de

sprijinire şi de montaj. Sprijinirea montanţilor se efectuează prin tălpile (plăcile) aflate la



62

partea inferioară a montanţilor susţinute de fundaţii din blocuri de beton. Ca măsură de mărire

a siguranţei împotriva răsturnării sub acţiunea vânturilor puternice, turla se ancorează cu

cabluri prinse la montanţi (deasupra şi sub podul podarului) şi la blocuri de beton situate la

distanţa de circa 30 m de turlă.

Montajul (metoda de jos în sus) efectuat la fiecare locaţie de către echipa de turlişti

începe cu ridicarea primelor tronsoane ale celor patru montanţi, fixarea lor la fundaţii şi

solidarizarea cu orizontale şi diagonale. Montajul, continuat în succesiunea corespunzătoare

materializării de jos în sus a fiecărui panou al celor patru feţe, este de o productivitate mică.

După montaj se verifică verticalitatea şi centrarea turlei faţă de vertical sondei (Fig.

3.14).

Pentru turlele dinamice, montajul se efectuează o singură dată, în cadrul acţiunii de

echipare a platformei de foraj marin (armarea platformei).



63

Ambele tipuri de turle se simbolizează prin grupuri de litere şi cifre care dau indicaţii

asupra caracteristicilor sarcinii maxime la cârlig în tone-forţă (1 tf ≈ 10 kN) şi înălţimea liberă

în metri. De exemplu TD – 320 - 43 (turlă dinamică) sau T 800 - 55.

3.3.2. Masturi de foraj.

Utilizarea masturilor de foraj la instalaţiile de foraj terestru transportabile şi staţionare

a fost determinată de avantajele pe care le prezintă faţă de turlele piramidale: montajul-

demontajul (fiind lipsite de dificultăţile lucrului la înălţime şi utilizând utilaje de ridicat

productive — automacarale) şi transportul la schimbarea locaţiei se efectuează rapid.

Există două tipuri de masturi de foraj: mast format din doi piloni în formă de A —

pentru instalaţiile de foraj staţionare şi mast format dintr-un pilon — pentru instalaţiile de

foraj transportabile.

Mastul în forma de A (fig. 3.15) este format din doi piloni 1 solidarizaţi la partea

superioară prin grinda geamblacului 2 şi articulaţi la partea inferioară în două suporturi 3,

fixate de substructura metalică 4 a mastului.

Pilonii, confecţionaţi fiecare din trei ţevi laminate 5, respectiv patru ţevi, cu secţiunea



64

un triunghi isoscel şi respectiv un dreptunghi, au solidarizări printr-un zăbrelaj 6

(orizontale 6, o şi diagonale 6, d) dispus în zig-zag.

În faţa mastului, la nivelul podului podarului 7, ancorat prin cablul 8, sunt dispuse

degetele pentru sprijinirea stivelor paşilor de prăjini.

Sprijinirea mastului este realizată în una din variantele constructive:

în articulaţii şi contrafişe (fig. 3.16, a), varianta tot mai puţin utilizată;

în articulaţii şi pe capră (fig. 3.16, b), variantă utilizata in cazul instalaţiilor de foraj F-

100 (varianta instalaţiei staţionare);

în articulaţii şi pe substructură prin intermediul unor tampoane (fig. 3.16, c), ca în

cazul instalaţiilor de foraj cu sarcini la cârlig cuprinse între 1 250 şi 5 000 kN.

M o n t a j u l m a s t u l u i tip A (fig. 3.16, a, b, c) se efectuează la sol în succesiunea

şi în poziţia prezentate în continuare (fig. 3.17, a, b, c). Se începe cu montajul sub- structurilor

1, al suporturilor pentru articulaţiile 2 şi al pilonilor în poziţie orizontală la sol (prin

asamblarea tronsoanelor ce compun pilonii). Apoi pilonii se solidarizează prin prinderea la

articulaţii şi prin montarea geamblacului 4.

Se montează podul podarului, cablurile sale de ancorare 8 (v. fig. 3.15) şi macaraua 5

prin înfăşurarea cablului de manevră 6 (v. fig. 3.17, a şi b) pe roţile acesteia şi ale

geamblacului 4.

La macara se ataşează un jug 7 de care se fixează ramurile cablului de ridicare 8, trecut



65

în continuare peste roţile de deviere 9, prinse la pilonii mastului, şi 10, fixate pe capra de

ridicare 11. Capetele cablului de ridicare sunt prinse în dispozitivele 12 la pilonii mastului.

Pentru ridicarea (rabaterea) mastului se utilizează toba de manevră a troliului de foraj,

antrenată de un grup de foraj al instalaţiei. La rotirea tobei, cablul de manevră (trecut peste

rola 13) se înfăşoară prin capătul activ 6 ceea ce face ca macaraua să se deplaseze spre

geamblac (capătul mort este fixat la toba sa).

Deplasarea macaralei în sensul săgeţii S1 duce la lungirea ramurilor cablului de ridicare

prinse în jugul 7 în sensul săgeţilor S2 (deoarece capra 11 este fixată la substructura) şi deviate

de roţile 9 şi 10 pe seama scurtării ramurilor aflate între roţile 10 şi dispozitivele de fixare 12.

Capetele cablului de ridicare fixate în dispozitive au tendinţa de a se deplasa după săgeţile S3.

Această tendinţă de deplasare sileşte mastul să se rotească în jurul articulaţiilor sale până la

poziţia verticală limitată de capră. După ridicare, mastul este blocat în poziţie corespunzătoare

centrării faţă de verticala sondei. La ridicarea masturilor instalaţiilor de foraj F-125 ... F-500

schema diferă prin următoarele:



66

existenţa în plus a două roţi de deviere (întoarcere) montate pe pilonii mastului, ceea ce

conduce la montarea nodurilor 12 de fixare de pe piloni la substructura;

roata de deviere a capătului activ al cablului de manevră 13 nu se mai află pe capră ci la

un nivel mai coborât;

capra de ridicare 11 este rabătută la terminarea operaţiilor de ridicare (v. fig. 3.16, c, reper

8), ea constituind o parte a substructurii;

rezemarea masturilor este efectuată prin intermediul articulaţiilor şi tampoanelor.

Mastul alcătuit dintr-un pilon (fig. 3.18, a şi b) are următoarele particularităţi constructive

şi de montaj:

pilonul este compus din două tronsoane (fig. 3.18, a, b), tronsonul superior 1, introdus prin

telescopare, în vederea transportului la o nouă locaţie, în interiorul tronsonului inferior 2;

tronsoanele sunt confecţionate din ţevile 3 laminate şi au zăbrelajul 4; pe trei feţe ce

formează litera U;

în timpul transportului, tronsonul inferior este rabătut, în poziţie orizontală pe remorca

instalaţiei, având la interior tronsonul superior 5;

pentru ridicarea mastului (fig. 3.18, b şi c), efectuată după plasarea remorcii pe noua

locaţie, se utilizează un cric hidraulic 6, format din mat mulţi cilindri telescopici şi fixat

prin articulaţii sferice la şasiul remorcii şi la tronsonul inferior;



67

extragerea (introducerea) tronsonului superior din (în) tronsonul, inferior aflat în poziţie

rabătută către verticală (fig. 3.18, c) se efectuează prin intermediul unui cablu 7 trecut

peste scripetele 8. fixat la tronsonul, inferior şi prins la toba troliului şi la baza tronsonului

superior;

stabilitatea mastului se asigură printr-un ancoraj cu cablurile 9 fixate la coroana

geamblacului, la mijlocul de transport (fig. 3.18, a) şi la sol (la unele instalaţii de foraj).

Simbolizarea masturilor de foraj indică forma constructivă (tipul secţiunii sau tipul

mastului) şi sarcina maximă la cârlig în tone-forţă: de exemplu, MU-125 (M-—mast; U—

secţiunea tronsonului telescopic, cu sarcina de 1 250 kN) sau MA-320 (MA—mast tip A, cu

sarcina de 3 200 kN).

Schema de ridicare prin rabatare, în variantă modernizată, a unui mast transportat pe

camion, este redată în figura următoare (Fig. 3.19):

Forţele care solicită turlele şi masturile se clasifică în permanente şi temporare.

1. Forţele permanente (existente indiferent de starea de încărcare a cârligului) sunt produse în

principal, de:

greutăţile turlei sau mastului Gt, geamblacului de foraj Gg şi părţii mobile a

sistemului macara-geamblac Gm.



68

2. Forţele temporare sunt produse de:

forţa (sarcina) la cârlig Fc;

forţele din capetele mort F0 şi activ Ft ale cablului de manevră;

forţa orizontală la deget Fd creată prin rezemarea stivei de paşi de prăjini la nivelul

podului podarului, determinata în funcţie de capacitatea maxima de depozitare în

stivă şi de înclinarea stivei faţă de verticală;

forţele de presiune datorate acţiunii vântului asupra elementelor turlei sau mustului

(montanţi, orizontale, diagonale, astereală), precum şi asupra stivei de paşi de

prăjini rezemată la deget.

Acţiunea forţei de la cârlig şi a celor derivate din aceasta este temporară de lungă durata,

pe când acţiunea forţelor produse de presiunea vântului este temporară de scurtă durată.

Încărcarea cârligului cu sarcina de lucru Fc şi forţele din capetele cablului de manevră

acţionează asupra turlei sau mastului la nivelul geamblacului (fig. 3.20) prin forţele verticale

Fcn, Gm, Gg, (componentele verticale) şi componentele orizontale ale forţelor din capetele

cablului. Solicitările turlei sau mastului produse de aceste forţe sunt de compresiune (forţele

verticale) şi încovoiere şi răsucire (forţele orizontale). În acelaşi timp, forţele orizontale

produse de vânt pe elementele turlei sau mastului şi pe stiva paşilor de prăjini împreună cu

forţa la deget datorată rezemării stivei afectează stabilitatea turlei sau mastului tinzând să

producă răsturnarea acesteia/acestuia.

Determinarea forţelor. Se observă, conform schemei de încărcare din figura 3.20, că

încărcarea ia geamblac este produsă de forţa:

Fg = Fc + Gm + Gg + Ft cos αt + F0 cos αm

sau pentru cazul aproximativ αt = αm = 0,

Fg = Fc + Gm + Gg + Ft + F0

Pentru cazul repausului cârligului, pe baza relaţiei

mccmc

t GFkzGF

F

2

rezultă zGF

FF mct 20

, se notează

zkc 2

1 , unde

z21 este

una din caracteristicile mecanismului macara-geamblac, numit raport de demultiplicare a

forței la cârlig, deci forţa la coroana geamblacului este:



69

mmcg GGFz

zF

1

Capacitatea totală de încărcare a turlei sau mastului se determină pe baza forţei din cel mai

solicitat montant (pilon). Capătul mort al cablului se fixează în partea inferioară a turlei sau

mastului în dreptul unui montant şi deci acesta preia singur forţa din capătul mort F0, iar

sarcina din cârlig Fc, greutatea părţii mobile Gm, greutatea geamblacului Gg şi greutatea turlei

Gt se repartizează în mod uniform pe fiecare montant în parte. Deci, sarcina care solicită

montantul (pilonul) din dreptul capătului mort va fi:

zGF

nGGGF

Fn

GGGFF mctgmctgmc

p 20

în care n reprezintă numărul de montanţi (piloni).

Aplicaţii

1. Cunoscând greutatea în aer a garniturii de foraj G = 1100 kN, greutatea părţii mobile a

mecanismului macara-geamblac Gm = 60 kN şi numărul de roţi la macara z = 4, să se

determine forţa Fc la cîrligul instalaţiei de foraj şi forţa Ft din capătul activ al cablului de

manevră pentru cazul repausului cârligului. Se dau: ρf = 1,15 t/m3 şi ρ0= 7,85 t/m3.

R: Fc ~ 940 kN, Ft= 125 kN

2. Care este forţa la coroana germblacului de foraj în cazul repausului cârligului când se



70

cunosc:

forţa la cârlig Fc = 940 kN, forţa în capătul activ al cablului de manevra Ft =125 kN şi

greutatea geamblacului Gg = 40 kN. Macaraua are z = 4 roţi.

R: Fg = 1290 kN.

3. Cu datele din aplicaţia precedentă să se determine sarcina din pilonul cel mai încărcat al unui

mast care are greutatea Gt = 240 kN. Se dă greutatea moartă Gm = 60 kN.

R : pentru n = 2 piloni, Fp = 765 kN.

3.3.3. Întreţinerea şi exploatarea turlelor şi masturilor.

Pentru a prelungi durata de lucru a turlelor şi a masturilor şi pentru a asigura o

exploatare raţională a acestora trebuie:

să se cunoască caracteristicile tehnice, condiţiile de lucru, instrucţiunile de

întreţinere şi reparare;

să se execute controale amănunţite;

să se determine cauzele care pot produce uzura şi deteriorarea lor.

După montaj şi ridicare, în timpul funcţionării, la demontare şi transport se au în vedere

următoarele prescripţii:

nu sînt admise la montaj elemente deformate, iar îndreptarea lor prin sudură nu

este permisă pentru a nu modifica compoziţia oţelului;

este interzisă folosirea cablurilor de ridicare care au fire rupte sau prezintă un

grad înalt de uzură;

nu se admite aruncarea de la înălţime a barelor sau a tronsoanelor;

şarnierele pentru str îngere să fie in bună stare;

la montaj nu se admite staţionarea muncitorilor în interiorul turlei;

în timpul funcţionării, periodic, înainte şi după o operaţie grea, se face o revizie

a turlei.

Sunt obligatorii revizii la fiecare trei luni şi in următoarele situaţii deosebite, ca:

înainte de tubaj sau instrumentaţie şi după aceste operaţii dacă turla .a fost

solicitată la mai mult de 70% din sarcina nominală;

după eventuale erupţii libere ale sondei;

după vijelii puternice şi înaintea iernii;

înainte şi după ridicarea lor;



71

după perioade de ger puternic.

La aceste revizii se efecutează:

controlul centrării turlei faţă de axa sondei;

controlul zăbrelajului turlei;

controlul grinzilor, geamblacului, al scărilor, al podeţelor şi al articulaţiilor;

controlul elementelor de rigidizare, al dispozitivelor de blocare şi reglare;

controlul fixării turlei;

controlul legăturilor, al ancorelor.

Durata de lucru a turlelor este de aproximativ 8 ani. În timpul lucrului nu trebuie să se

suprasolicite turla peste sarcina maximă de lucru la cîrlig. Din cauza eforturilor mari, bruşte,

vibraţiilor din timpul forajului şi variaţiilor mari de temperatură poate să se produca ruperea

barelor, fisurarea sudurilor, ovalizarea găurilor, ruperea şuruburilor care conduc la reducerea

duratei de serviciu a turlelor sau la accidente dacă nu sînt depistate la timp. Pentru prevenirea

coroziunii, zonele afectate se curăţă cu perii de sîrmă, se acoperă cu un strat de grund, miniu

de plumb şi apoi se vopsesc cu bronz alb. Obligatoriu, la 2 ani de funcţionare, turlele şi

masturile se curăţă cu perii de sârmă, se spală cu o soluţie de sodă sau cu petrol după care se

vopsesc mai întâi cu miniu de plumb şi apoi cu vopsea specială.

3.4 Componenta instalațiilor de foraj

3.4.1 Sistemul de manevră și scule de manevră și susținere

Părțile componente ale instalației de manevră a unei instalații de foraj este redat în figura următoare (Fig. 3.21):



72

3.4.1.1 Rolul și alcătuirea sistemului de manevră

Prin sistem de manevră al instalaţiei de foraj se înţelege ansamblul format din troliul

de foraj, turla sau mastul de foraj, mecanismul macara-geamblac, cârligul şi cablul, ansamblu

care asigură îndeplinirea următoarelor funcţiuni (Fig. 3.22):

manevrarea şi susţinerea garniturii de foraj;

introducerea şi susţinerea coloanei de tubaj;

executarea unor lucrări auxiliare (înşurubări-deşurubări ale paşilor de prăjini

sau burlane, ridicarea unor scule pe podul turlei) şi a lucrărilor de

instrumentaţii;

executarea lucrărilor de punere în producţie (numai la anumite instalaţii).

Capătul activ al cablului care face legătura dintre elementele sistemului de manevră

este fixat de toba troliului de foraj, iar celălalt este fixat la toba capătului mort (Fig. 3.23).



73

3.4.1.2. Mecanismul macara-geamblac

Rol, componenţă. caracteristici. Mecanismul macara-geamblac este, în principiu, un

sistem de scripeţi ficşi (geamblacul) şi mobili (macaraua) care transformă mişcarea de rotaţie

a tobei troliului în mişcare de translaţie a sarcinii suspendate în cârligul de foraj, prin

intermediul cablului de foraj (v. fig. 3.22 și 3.39). Se observă că dacă macaraua arc z roţi,

geamblacul are z + 1 roţi, iar cablul 2z + 2 ramuri.

Cablul, trecut peste roţile geamblacului de foraj 1 (montat la partea superioară a turlei

sau mastului de foraj) şi peste cele ale macaralei 2, are capetele activ 4a şi mort 4m prinse la

toba de manevră 5 şi, respectiv, la toba capătului-mort 6. Cârligul de foraj 3 este prins de

macara.

Mecanismul macara-geamblac este un multiplicator al forţei din capătul, activ Ft.

Afirmaţia se poate dovedi uşor analizând relaţia cu care se calculează Ft, din care rezultă

posibilitatea manevrării (ridicării) cu o forţa Ft, a unei forţe Fc + Gm de 2z ori mai mare

(neglijând randamentul roţilor).

Montarea sistemului macara-geamblac începe cu montarea geamblacului, urmată de

înfăşurarea cablului peste roţile geamblacului şi ale ansamblului macara-cârlig. Metoda de

montare depinde de tipul instalaţiei de foraj. La instalaţiile de foraj echipate cu mast, sistemul

macara-geamblac se montează la sol, deoarece la ridicarea mastului participă şi acest sistem.

Geamblacul se montează la vârful mastului cu ajutorul unei automacarale. Cablul de

foraj se deapănă peste roţile acestuia şi ale macaralei, aşezată pe un stativ improvizat, sub

mast.



74

La instalaţiile de foraj echipate cu turle (fig. 3.24) se începe cu ridicarea geamblacului

cu ajutorul unui cablu trecut peste scripetele 2, legat de capra turlei 1 cu ajutorul

dispozitivului 3. Prinderea geamblacului cu cablul este permisă doar de cârligele de prindere

solidarizate cu grinzile geamblacului. Cablul de ridicare este acţionat de un troliu manual.

Geamblacul 6, ridicat la coroana turlei 5, se lasă pe longeroanele 4 ale ramei inferioare.

Se ridică macaraua 7 în turlă şi fie se aşează pe grinzile mesei rotative, fie se suspendă

de cablul 8, prins de grinda geamblacului.

Pentru înfăşurarea cablului de foraj 11 peste roţile geamblacului şi ale macaralei, toba cu

cablu 9 se aşează în afara turlei, pe capra 10. Cu ajutorul urnei sfori groase 12, având

lungimea de două ori mai mare decât înălţimea turlei, legată de capătul cablului de foraj (prin

nodul 13), acesta se deapănă de pe toba şi se trece, treptat, peste fiecare pereche de roţi ale

macaralei şi geamblacului.

După înfăşurarea cablului de foraj peste roţi, cele doua capete ale acestuia se leagă la

toba de manevră şi, respectiv, la toba capătului mort.



75

Întreţinerea şi exploatarea mecanismului macara-geamblac se efectuează

săptămânal şi înaintea operaţiilor de tubaj sau instrumentaţie, când se controlează starea

tehnică a acestuia (integritatea roţilor şi a cablului, rotirea uşoară a roţilor, starea căilor de

rulare) şi se gresează la toate punctele indicate de către constructor. Când se constată defecte

(uzări sau blocări în rotirea rolelor, provocate de rulmenţi, deteriorarea căilor de rulare),

acestea trebuie remediate, după care se poate continua lucrul.

Pentru cârligul propriu-zis întreţinerea se reduce la controlul stării gurilor de susţinere şi

al funcţionării dispozitivelor de zăvorâre şi blocare. Uneori arcurile nu mai creează cursa

necesară ridicării pasului deşurubat, caz în care după determinarea cauzei (arcuri slăbite sau

rupte) se înlocuiesc. Foarte rar rulmentul ce-i permite rotirea are role sparte sau se uzează,

stări constatate prin rotiri greoaie. Defectele se înlătură prin înlocuirea rulmentului. De

asemenea, ori de câte ori se constată micşorarea capacităţii amortizorului de atenuare a

şocurilor se introduce în corpul acestuia lichid de amortizare (amestec ulei-motorină).

Deoarece dintre elementele sistemului macara-geamblac, cablul de foraj este elementul

cu durabilitatea cea mai redusă, el intrând cu o pondere destul de mare în costul metrului

forat, trebuie organizata o exploatare corectă, care să asigure înlăturarea posibilităţilor de

apariţie a accidentelor şi prelungirea duratei sale de serviciu prin respectarea următoarelor

măsuri: cablul să nu atingă şi să nu frece de părţile turlei sau de apărătorile macaralei,

diametrul şi dimensiunile şanţului rolelor să corespundă diametrului cablului (în caz contrar

apar deformări ale cablului care produc uzări premature ale acestuia — v. figura 3.25, a, b),

ungerea la timp a ramurilor cablului cu unsoare grafitată, schimbarea periodică a poziţiei

ramurilor mult solicitate (capătul activ şi ramura vecină, care trec peste roata z + 1 a

geamblacului — v. fig. 3.10) pentru uniformizarea uzării, prin tragerea repetată pe toba de

manevră a unei lungimi de cablu egală cu lungimea unui pas, asigurarea înfăşurării pe toba de

manevră a cablului spiră lângă spiră.

În cazul tobelor de manevră fără caneluri, cablul se va înfăşura într-un rând complet plus

trei spire pe următorul, pentru o poziţie a macaralei cu elevatorul aflat deasupra mesei

rotative.

Durabilitatea cablului se apreciază pe baza lucrului mecanic efectuat de cablu în cursul

forajului, în timpul diferitelor operaţii, ca: manevre, foraj efectiv, carotaj mecanic, tubaj.

Pentru repartizarea cât mai uniformă a lucrului mecanic (deci şi a uzării) pe toată

lungimea cablului, după o anumită perioadă de timp se procedează la tragerea pe toba de

manevră a unei porţiuni de cablu nou de pe toba de rezervă pe toba capătului mort. După un

număr de trageri se taie o anumita lungime de cablu dinspre capătul activ.



76

Înainte de tăiere cablul se matisează cu sârmă moale de o parte şi alta a locului de taiere.

Purtarea ochelarilor de protecţie în timpul operaţiei este obligatorie.

Controlul cablului se efectuează periodic (săptămânal în schimbul de zi) sau după

operaţii care au solicitat cablul la mai mult de 75% din capacitatea sa, verificându-se dacă:

numărul maxim de fire rupte este sub cel admis şi anume 12 fire/3 paşi succesivi de

înfăşurare a toroanelor;

reducerea în diametru a cablului uzat nu depăşeşte 6—8% din diametrul nominal al

cablului.

Înlocuirea cablului uzat cu cablu nou decurge asemănător cu cele expuse la montarea

sistemului macara-geamblac (v. fig. 5.24) cu deosebirile următoare:

capătul cablului nou se leagă de capătul cablului vechi de la toba capătului mort (nodul

13);

tragerea cablului nou, deci scoaterea cablului vechi de pe rolele sistemului macara-

geamblac se efectuează prin înfăşurarea cablului vechi pe toba dc manevră;

cînd nodul 13 ajunge aproape de toba de manevră, se desface legătura dintre cele două

cabluri;

urmează tragerea cablului vechi de pe toba dc manevră, prinderea capetelor cablului

nou la cele două tobe şi înfăşurarea cablului vechi pe o tobă dc lemn în afara turlei.

3.4.1.3 Geamblacul de foraj

Acesta (fig. 3.26) este alcătuit dintr-un număr de roţi 1, montate pe unul sau mai multe

axe 2, prin intermediul rulmenţilor 4, axele fiind sprijinite pe suporturile 3. Prin canalele 5 se

asigură ungerea separată a fiecărui rulment. La partea superioară, peste roţi, se află o

apărătoare de protecţie 6.



77

Simbolul geamblacului de foraj cuprinde, în afara literelor GF, cifre care se referă la

caracteristicile şi capacitatea acestuia: numărul de roţi, diametrul cablului de manevră în

milimetri şi sarcina maximă de lucru în tone-forţă (kN/9,81). De exemplu 6—35 GF-400.

3.4.1.4 Macaraua și cârligul de foraj. Blocul macara-cârlig

Macaraua de foraj are roţile de aceleaşi dimensiuni ca geamblacul de foraj, cu care

formează pereche, însă numeric mai puţin cu una. Constructiv, în prezent, se întâlnesc numai

macarale-cârlig monobloc şi cu dublă articulaţie.

Macaraua-cârlig monobloc (fig. 3.27) este un ansamblu alcătuit din macaraua 1 şi

cârligul 3 fixat de plăcile laterale 2 ale macaralei prin piese de legătură. Macaraua are rolul de

a permite înfăşurarea cablului de manevră pe rolele acesteia şi ale geamblacului, constituind

elementul mobil al sistemului de demultiplicare, care antrenează sarcina prinsă în cârlig.

Cârligul de foraj susţine granit ura de foraj prin intermediul capului hidraulic în timpul

forajului sau prin intermediul chiolbaşilor şi al elevatorului în timpul operaţiilor de extragere



78

şi introducere. El susţine coloana de burlane în timpul tubajului.

Uneori, cu cârligul se ridică diverse greutăţi în turlă, iar în cazul instalaţiilor de foraj

echipate cu masturi rabatabile, cârligul face parte din sistemul de ridicare al mastului.

Având în vedere că trebuie să susţină garnitura de foraj, fie în timpul forajului, fie în

timpul operaţiilor de extragere-introducere, cârligul este prevăzut, în afara ciocului (gura

principală) în care se prinde toarta capului hidraulic, cu doi umeri în care se prind chiolbaşii.

Acest tip de cârlig, având trei guri de prindere, se numeşte triplex.

Prinderea cârligului la macara se realizează cu bolţul 4 prin intermediul ansamblului

format din corpul 5, sprijinit în interiorul plăcilor 2, şi oala 6. Legătura între corp şi oală se

realizează cu tija 7 şi rulmentul 8, care permite rotirea cârligului faţă de macara. Posibilitatea

de rotire în timpul forajului este anulată prin blocarea cu un bolţ 12. La capătul superior al

tijei se află pistonul 9, sub piston aflându-se arcurile 10. Rolul arcurilor este de a ridica pasul

prins în elevator în momentul încheierii deşurubării efectuate la operaţiile de extragere a

garniturii de foraj. Ridicarea, pe o înălţime mai mare decât lungimea cepului racordului

special, înlătură deteriorarea filetului îmbinării prin frecarea flancurilor acestuia la

continuarea rotirii inutile şi totodată semnalează terminarea deşurubării.

Pistonul 9 împreună cu corpul 5 alcătuiesc un amortizor hidraulic (în interiorul corpului

se afla ulei), care are rolul de a atenua aplicarea bruscă a sarcinilor rulmentului 8 la ridicarea

macaralei cu sarcina în cârlig.

Cu ajutorul dispozitivului 11 se zăvoreşte gura principală, evitându-se scăparea sarcinii

din cârlig.

Creşterea adâncimilor de foraj, deci şi a sarcinilor la cârlig, a condus la construirea de

ansambluri macara-cârlig tot mai robuste şi mai grele, dificil de manevrat în sensul apropierii

cârligului de sarcina ce trebuie prinsă în gura sa (de exemplu, prinderea toartei capului

hidraulic aflat împreună cu tija de antrenare în gaura sa, în vederea reluării forajului). La

aceste manevre trebuie modificată şi poziţia macaralei, care are tendinţa de a rămâne pe

verticală în lungul ramurilor cablului de manevra, în sensul înclinării ei într-o direcţie dorită.

Este motivul care a stat la baza construcţiei macaralei-cârlig cu dublă articulaţie (fig. 3.28).

La acest tip, pentru adaptarea poziţiei cârligului 2 nu mai este necesară acţionarea asupra

macaralei 1, articulaţia 5, 6 de tip cardanic, permiţând rotirea cârligului în două plane: în

planul cârligului (sensul a) şi perpendicular pe planul cârligului (sensul b).



79

Elementul de legăturii dintre macara şi cârlig cuprinde amortizorul hidraulic 3 inclusiv

arcurile cu roluri descrise la tipul de macara-cârlig monobloc, prins la articulaţia macaralei

prin braţele 4. Caracteristica principală a macaralei de foraj o constituie sarcina maximă de

lucru, caracteristică comună pentru toate elementele echipamentului de manevră (geamblac,

macara-cârlig, cap hidraulic, elevatoare, chiolbaşi şi broaşte).

Simbolul macaralei-cârlig pentru foraj cuprinde, în afara literelor MC pentru tipul

monobloc sau MCA pentru tipul cu dublă articulaţie, cifre corespunzătoare numărului de roţi,

diametrului cablului de manevră în milimetri şi sarcinii maxime de lucru in tone-forţă

(kN/9,81). Exemple: 3-35 MC-400 si 6-35MCA-500.

3.4.1.5 Troliul de foraj. Rol, componenţă, caracteristici.

Troliul de foraj este o maşină de ridicat care, dispunând de o dotare complexă (Fig.

3.29), permite executarea tuturor operaţiilor ce revin sistemului de manevră. Poate fi



80

acţionat de către unul sau mai multe motoare, în funcţie de masa garniturii de foraj sau

coloanei de tubaj care trebuie manevrată.

Cu referire la schema de principiu a troliului de foraj redată în figura 3.30 se fac precizările:

la unele instalaţii de foraj toba de lăcărit şi arborele mosoarelor nu intră în componenţa

troliului de foraj;

la instalaţiile de foraj electrice antrenarea mesei rotative nu se face prin intermediul

arborilor troliului de foraj, ci de la un motor separat.

Toba de manevră, element principal al troliului de foraj pe care se înfăşoară cablul, este

montată pe un arbore prin intermediul unor pene. De pereţii laterali ai tobei se prind tamburii

de frână, prevăzuți cu cămăşi de evacuare a căldurii produse prin frecarea saboţilor 6 de

tamburi în perioada frânărilor, prin intermediul apei de răcire.



81

Frâna cu bandă (fig. 3.31) este mecanismul troliului de foraj care permite blocarea rotirii

tobei de manevra (şi deci oprirea macaralei) în orice poziţie şi reglarea continuă a avansării

sapei de foraj.

Frâna cu bandă este alcătuită din două benzi de oţel 3, dimensionate astfel încât mişcarea

macaralei se poate frâna în condiţii de siguranţă şi cu o singură bandă în cazul ruperii

celeilalte. Benzile, căptuşite la interior cu plăcile curbe (saboţii) din ferodou 4, sunt înfăşurate

şi strânse sau desprinse de pe tambure printr-un sistem de pârghii 6, compus dintr-un arbore

cu excentrice şi pârghii. Sistemul de pârghii este acţionat manual de către sondorul-şef prin

levierul 9, ajutat de un servomotor pneumatic. Prin intermediul balansierului egalizator 7 şi al

tijelor reglabile 5 se reglează, şi uniformizează solicitările celor două benzi de frână. În timpul

frânării, capetele benzilor de frână prinse la balansierul egalizator sunt fixe, pe când cele

prinse la sistemul de pârghii 6 se deplasează (sunt mobile datorită rotirii levierului 9 în jurul

articulaţiei sale, produsă de apăsarea sondorului-şef. Elementele componente ale unei frâne cu

bandă sunt: benzile frânei, plăcile de ferodou, capătul mobil și fix al benzilor frânei, puntea

egalizatoare, bolțul, levierul frânei, piulița de reglare, știfturile punte egalizatoare, rola, brațul

și arcul (Fig. 3.32).



82

La partea inferioară a tamburelor de frână unde are loc frânarea arborelui prin

intermediul benzilor de frânare, atunci când acesta realizează două sensuri de rotire a tobei de

manevră . Se reprezintă cu săgeată curbă plină — sensul corespunzător coborârii macaralei,

iar cu săgeată curbă punctată — sensul corespunzător ridicării acesteia.

În mişcării tobei de manevră (Fig. 3.33) în vederea opririi macaralei, primul sens de

rotire a tobei coincide cu sensul de deplasare spre dreapta al capetelor mobile ale benzilor de

frână strânse pe tambure sub acţiunea forţei F1, creată prin sistemul de pârghii, pe când cel de-

al doilea sens de rotire a tobei este contrar sensului de deplasare al capetelor mobile.

Nesuprapunerea sensurilor de rotire ale tobei şi de deplasare ale capetelor inferioare (mobile)

ale benzilor de frână face ca strângerea benzilor la partea inferioară a tamburelor în cazul

frânării macaralei aflată în mişcare ascendentă să fie însoţită de şocuri, care, transmise

levierului acţionat de către sondorul-şef, pot produce accidentarea acestuia prin izbire.



83

Rezultă că frânarea în scopul opririi şi blocării macaralei într-o poziţie dorită se poate

executa fără pericole oricând pentru cazul coborârii acesteia, iar pentru cazul ridicării acesteia

numai cu toba de manevră aproape oprită (oprirea se realizează prin mişcarea ascensională

uniform încetinită, datorita forţelor rezistente, pe care o capătă macaraua după decuplarea

cuplajului operaţional de pe arborele tobei de manevră, realizată înainte ca macaraua să

ajungă la poziţia dorită).

Frâna auxiliară este un utilaj independent, cuplat la

arborele tobei de manevră cu ajutorul unui cuplaj rigid. Aceasta

are rolul de a limita (de unde şi denumirea de frână de reglare)

viteza de coborâre a ansamblului macara-cârlig încărcat cu

garnitura de prăjini sau cu coloana de burlane, protejând frâna

cu bandă împotriva uzării. Ca tipuri constructive de frâne

auxiliare se menţionează frâna hidraulică — cu o largă utilizare

— şi frâna electromagnetică, utilizată numai în cadrul

instalaţiilor de foraj de mare adâncime şi în general acţionate cu

motoare electrice. La frâna hidraulică (fig. 3.34) efectul de

frânare se obţine prin rezistenţa hidraulică creată de un lichid

(apa), într-un stator format din două bucăţi 1 şi 2, împotriva

mişcării unui rotor 3. Atât statorul, cât şi rotorul au palete 4

orientate după direcţie radială, fiecare pereche de palete formând o cavitate. Rotorul este fixat

pe arborele 6 cu pana 5, arborele fiind sprijinit în carcasa statorului prin rulmenţii 7. Frâna

hidraulică este fixată de sania troliului prin suportul 8. La coborârea macaralei, rotorul frânei

hidraulice, fiind antrenat de arborele tobei de manevră prin cuplajul 9, provoacă deplasarea

apei, datorită forţei centrifuge, pe traseul indicat din interiorul cavităţilor — centrul

cavităţilor rotorului— periferia cavităţilor rotorului şi statorului. Trecerea lichidului din

cavităţile mobile ale rotorului în cele ale statorului creează efectul de frânare a mişcării

rotorului (tobei), deci şi a cârligului încărcat. La coborârea macaralei cu cârligul neîncărcat,

pentru a nu se mări timpul de coborâre prin frânare, nu se cuplează cuplajul 9. Capacitatea de

frânare a frânei hidraulice este caracterizată prin momentul cuplului de frânare creat, care este

proporţional cu numărul de palete, pătratul turaţiei, diametrul rotorului şi gradul de umplere a

frânei. Gradul de umplere a frânei hidraulice poate fi modificat în funcţie de mărimea sarcinii

la cârlig cu ajutorul unui sistem de alimentare cu apă în circuit închis (Fig. 3.35), care asigură

şi răcirea apei ieşite din frâna hidraulică. Apa caldă este evacuată pe la partea superioară a



84

frânei hidraulice 1, prin conducta 5, în rezervorul 3, apa rece intrând în frână prin conductele

2 şi 4. Rezervorul este prevăzut cu o conductă de evacuare 7 şi cu robinetele 6 aflate la

nivelurile de umplere ale rezervorului corespunzătoare la 1/4, 1/2, 3/4 şi 1/1 din capacitatea

totală de frânare a frânei hidraulice. Debitul apei pentru alimentarea frânei hidraulice trebuie

să fie suficient pentru a asigura introducerea celei mai mari sarcini la cârlig fără ca

temperatura apei să depăşească 360 K.

Frânele hidraulice sunt simbolizate prin litere FH, urmate de cifre ce indică diametrul

rotorului în inci (de exemplu FH-60, FH-22).

Mosoarele troliului (simplu şi automat) sunt auxiliare cu ajutorul cărora se efectuează

operaţiile de înşurubare-deşurubare, de slăbire a îmbinărilor filetate ale prăjinilor de foraj şi

ale burlanelor de tubaj şi de ridicare a unor .greutăţi în sonda. Ele sunt plasate în consolă pe

arborele mosoarelor.

Funcţionarea mosorului simplu se bazează pe amplificarea forţei umane F1 (circa 25

daN), aplicată la unul din capetele funiei înfăşurate pe tamburul mosorului aflat în mişcare de

rotaţie. Forţa F1 este amplificată, prin frecarea dintre spirele funiei şi mosor. Mărimea valorii

forţei F2 de la celălalt capăt al funiei este determinată, în afară de coeficientul de frecare μ

dintre funie şi tamburul mosorului, de numărul de spire înfăşurate pe mosor (Fig. 3.36),

respectiv de α — unghiul de înfăşurare a funiei. Mosorul simplu se utilizează la ridicarea unor

scule în interiorul turlei şi la operaţiile de înşurubare-deşurubare a îmbinărilor filetate ale

garniturii de foraj.



85

Pentru evitarea accidentării celui ce lucrează la mosorul simplu este foarte important

ca spirele să se înfăşoare una lângă alta (nu încălecat) şi ca funia utilizată sa nu fie înnădită

sau să aibă mustăţi.

Mosorul automat este plasat pe arborele mosoarelor, la partea opusă mosorului

simplu, fiind utilizat numai la operaţiile de înşurubare-deşurubare ale îmbinărilor filetate ale

garniturii de foraj. Este alcătuit dintr-un tambur şi un dispozitiv care permite înfăşurarea unei

singure spire a capătului cablului legat la coada cleştelui mecanic. Înfăşurarea unei singure

spire este suficientă pentru definitivarea strângerii sau slăbirii îmbinării filetate a prăjinilor. Se

acţionează prin comandă de la pupitrul troliului de foraj.

La unele instalaţii de foraj pe podul turlei se afla amplasate cabestane cu ajutorul

cărora pot fi manevrate scule sau material tubular.

Ambreiajele (cuplajele) tobei de manevră permit cuplarea tobei sub sarcină, progresiv,

de la starea de repaus până la rotirea cu turaţia corespunzătoare treptei de viteză cu care este

acţionată. Rolul de a efectua cuplarea tobei, în scopul antrenării acesteia de către motoare la

operaţiile de manevră (ridicarea macaralei), le-a dat denumirea de ambreiaje (cuplaje)

operaţionale. Sunt utilizate ambreiajele de tipul pneumatic cu fricţiune (pneumatic —

acţionate cu aer comprimat, cu fricţiune — transmiterea cuplului de torsiune de la partea

conducătoare la partea condusă se realizează prin intermediul frecării dintre doua elemente

componente). Constructiv, aceste ambreiaje sunt axiale — cu discuri şi radiale — cu burduf.

Ambreiajele pneumatice cu discuri, montate la capetele arborelui tobei de manevră, sunt, în

cazul acţionării acesteia pe doua părţi (Fig. 3.37), de două tipuri:

de capăt, situate la capătul arborelui de lângă levierul frânei cu bandă, pe partea de

încet a acţionării;

de trecere, situate pe arbore spre frâna auxiliară, pe partea de repede a acţionării. În

vederea realizării cuplării arborelui tobei de manevră cu arborele frânei auxiliare este

necesară străbaterea (trecerea) ambreiajului de către arbore, motiv pentru care i se

spune de trecere. Datorită complicaţiilor constructive ce apar se tinde să se înlocuiască

acest tip prin ambreiaj pneumatic cu burduf.

Elementele ambelor tipuri de ambreiaje cu discuri se pot grupa în partea conducătoare

şi în partea condusă.



86

Partea conducătoare, care primeşte mişcarea de la transmisia cu lanţuri şi o transmite

la partea condusă, cuprinde:

la ambreiajele de capăt (fig. 3.37, a): roata de lanţ 11, sprijinită pe arborele tobei prin

intermediul rulmenţilor 12, solidară cu flanşa 10 ce are dantura interioară 13, în care

intră discurile de presiune 5 danturate la exterior şi distanţate prin arcurile 6, camera

pneumatică 7 etanşată faţă de pistonul 9 prin membrana de cauciuc 8;

la ambreiajele de trecere (fig. 3.37, b): roata de lanţ 11 sprijinită pe arbore prin

rulmenţii 12 şi solidară cu flanşa 10, cu dantura 13 la interior în care intră discul 14 cu

ferodourile 15.

Partea antrenată (condusă) care primeşte mişcarea de la partea conducătoare şi o

transmite la arborele tobei, cuprinde:

la ambreiajele de capăt: discul 14 cu ferodourile inelare 15 şi având dantură la interior în

care intră butucul 1, fixat la arborele tobei 2 cu pana 3;

la ambreiajele de trecere: discurile 5 distanţate prin arcurile 6 cu dantura la interior în care

intră butucul 1 cu dantura exterioară 4 , fixat la arborele tobei 2 prin pana 3, pistonul 9 şi

camera pneumatică 7 etanşată prin membrana de cauciuc 8. Pentru ambele tipuri de

cuplaje, la operaţia de cuplare, prin introducerea aerului în camera 7, se deplasează

pistonul 9, care, învingând rezistenţa arcurilor 6, apropie şi presează discurile de presiune



87

5 pe discul cu ferodouri 14, mişcarea transmiţându-se la tobă prin roata cu lanţ 11, flanşa

10, discurile depresiune 5, discul cu ferodouri 14, butucul 1, arborele 2 al tobei de

manevră.

În absenţa aerului sub presiune în camera pneumatică, arcurile 6 ţin discurile de presiune

depărtate de discul cu ferodouri şi, deci, neexistând contact între ele, mişcarea nu se poate

transmite, arborele împreună cu toba putând să se rotească relativ faţă de roata de lanţ.

Simbolul ambreiajelor (cuplajelor) cu discuri conţine literele AD (CD) — ambreiaj

sau cuplaj cu discuri — şi cifre ce reprezintă numărul discurilor de fricţiune şi diametrul

exterior al ferodourilor în milimetri (de exemplu AD3-1060 sau CD2-950).

Deşi ambreiajele pneumatice cu discuri au avantaje (dimensiuni de gabarit reduse,

consum mic de aer comprimat, schimbarea uşoară a discurilor cu ferodou) au totuşi unele

dezavantaje (condiţii de degajare a căldurii produse în timpul cuplării mai nefavorabile,

cuplare mai bruscă), care au făcut ca la unele instalaţii de foraj să se folosească ca ambreiaj

(cuplaj) pentru tobă ambreiajul ventilat cu burduf.

A m b r e i a i u 1 ventilat cu burduf (fig. 3.38) are:

partea conducătoare, formată din tamburul 1, solidar cu roata de lanţ 2, ce se sprijină

prin rulmenţii 3 pe arborele tobei de manevră 4:

partea condusă, alcătuită din obada 5, prinsă între flanşele 6, burduful de

cauciuc 7 lipit de obada, care deplasează saboţii 8 cu ferodou culisabili prin ştifturile 9 în



88

flanşele laterale 6, arcurile 10 şi flanşa 11, prin care se fixează pe arborele tobei. La

introducerea aerului sub presiune în burduf, arcurile se comprimă saboţii sunt apăsaţi pe

tambur şi mişcarea se transmite de la roata de lanţ la arborele tobei. La întreruperea

alimentării cu aer comprimat, arcurile depărtează saboţii de tambur şi mişcarea nu se mai

transmite. Saboţii, fiind turnaţi din aliaj uşor şi goi la interior, asigură o răcire intensă.

Simbolul ambreiajelor (cuplajelor) ventilate cu burduf conţine literele AVB (CVB) urmate

de produsul diametrul tamburului x lăţimea ferodoului fixat pe saboţi, în milimetri (de

exemplu AVB 1120 X 300). Pentru cuplarea tobei de lăcărit uneori se utilizează ambreiaje

cu burduf neventilate la care ferodourile sunt lipite direct pe burduf, lipsind saboţii,

ştifturile şi arcurile. Se simbolizează prin CB

În componenţa troliului de foraj mai intră transmisiile prin lanţ folosite pentru a transmite

mişcarea către toba de manevră şi cuplajele rigide.

Toate elementele componente ale troliului de foraj se află montate pe un şasiu cu o sanie

de bază pentru a uşura operaţiile de transport şi montaj.

Parametrii funcţionali principali ai unui troliu de foraj sunt forţele Ft din capătul activ al

cablului de manevră şi vitezele de înfăşurare vt ale cablului corespunzătoare acestor forţe.



89

Determinarea forţelor din capetele activ şi mort ale cablului. Conform figurii 3.39, a

rezultă următoarea relaţie între forţele din cele 2z ramuri ale cablului (z fiind numărul de roţi

active ale macaralei, la geamblac existând z + 1 roţi) şi încărcarea (sarcina) la cârlig:

F1 + F2 +……..F2z = Fc + Gm, în care:

F1, F2 ..... F2z reprezintă forţele din ramurile cablului (1,2,…. 2z), în kN;

Fc — forţa la cârlig, cunoscută frecvent sub denumirea de sarcină la cârlig, în kN;

Gm — greutatea părţii mobile a mecanismului macara-geamblac, în kN.

Sarcina la cârlig este reprezentată de încărcarea cârligului cu materialul tubular

(garnitura de foraj sau coloana burlanelor de tubaj) în diferitele faze ale procesului de

manevră. Când cârligul se află în repaus, încărcarea la cârlig este egala cu greutatea

materialului tubular G, aflat în fluidul de foraj din sondă. La fazele de ridicare-extragere sau

coborâre-introducere pe lângă greutatea materialului tubular aflat în sondă se adaugă,

respectiv se scad, forţele de inerţie ale materialului tubular Fi şi de frecare Ff de pereţii sondei

(se ştie că forţele de inerţie şi de frecare au sensul opus sensului deplasării).

Încărcarea cârligului se determină pentru orice fază a operaţiilor de manevră (ridicare,

repaus sau coborâre) în funcţie de greutatea garniturii de foraj sau a coloanei de burlane G =

gqL manevrate (fig. 3.39, b), cu relaţia:

Fc = G – Fp ± Fi ± Ff = G (1- ρf / ρo) ± Fi ± Ff ,

în care Fi – forța de inerție a materialului tubular, Ff – forța de frecare de pereții sondei, sau cu

relaţia mai operativă:

Fc = cgqL (1- ρf / ρo) [kN],

în care: Fp reprezintă forţa arhimedică (greutatea volumului de fluid dislocuit de garnitură sau

de coloana aflată în fluid);

gq — greutatea unitară a garniturii de foraj (coloanei de burlane) în aer, în kN/m;

L — lungimea garniturii de foraj (coloanei de burlane), în m;

ρf şi ρo reprezintă densitatea fluidului de foraj şi, respectiv, a oţelului, în t/m3;



90

c — coeficient ce ia în considerare efectele frecării de pereţii sondei şi inerţiei garniturii

de foraj (coloanei de burlane), în timpul manevrelor, cu valori orientative;

c — 1,15 ... 1,3 la ridicare;

c = 1 la repaus;

c < 1 la coborâre.

Observaţii:

1. Produsul gqL(1- ρf / ρo ) reprezintă greutatea garniturii de foraj (coloanei de burlane) în fluidul

de foraj existent în sondă.

2. Valorile coeficientului c sunt determinate de acţiunile inerţiei garniturii de foraj (coloanei de

burlane) şi frecării de pereţii sondei, care prin sensul de aplicare opus sensului de deplasare a

materialului tubular manevrat încarcă sau descarcă suplimentar cârligul macaralei.

3. În relaţia F1 + F2 +……..F2z = Fc + Gm şi mai departe se neglijează inerţia părţii mobile a

mecanismului macara-geamblac.

În cazul repausului macaralei se pot scrie relaţii de egalitate între forţele din ramurile

cablului:

F = F1 = F2 = ……. = F2z=Ft,

care permit să se deducă forţa Ft din capătul activ al cablului:

mcemc

t GFkzGFF

2

S-a notat , una din caracteristicile mecanismului macara-geamblac,

numit raport de multiplicare a forţei de la cârlig.

La deplasarea macaralei în cadrul operaţiilor de manevră, forţele din ramurile cablului

nu mai sunt egale, mişcarea fiecărei ramuri (roţi a sistemului macara-geamblac) fiind însoţită

de pierderi energetice cauzate de frecările din rulmentul roţii şi dintre ramura cablului şi

canalul roţii pe porţiunea de contact. Mărimea acestor pierderi este reflectată de randamentul

sistemului macara-geamblac ηmg.



91

La calculul forţei Ft din capătul activ al cablului pentru ridicarea macaralei trebuie să

se ţină seama de aceste pierderi care-i majorează valoarea faţă de cazul repausului macaralei,

relaţia de calcul fiind:

mcemc

t GFkzGFF

/

2

În tabele, se găsesc valorile coeficienţilor ke şi /ek unde

mge z

kz 2

121 / .

Observaţie. Cu ajutorul relaţiei cu care se stabilește Ft, se determină în funcţie de sarcina

maximă la cârlig Fcmax, care este forţa limită aplicată la cârlig la operaţiile de tubaj sau de

instrumentaţie, valoarea maximă a forţei în capătul activ al cablului Ft1. Această valoare intră

în simbolul troliului de foraj. Simbolul troliului de foraj cuprinde grupul de litere TF însoţite

de caracteristica principală a acestuia — forţa maximă în capătul activ al cablului în tone-forţă

(1 tf ≈1 kN/10). Exemplu: TF-35. În cazul instalaţiilor de foraj acţionate electric, troliul are în

simbol şi litera E (TF 55-E).

Din analiza celor două relaţii din care rezultă valoarea lui Ft, se observă că prin

mărirea numărului de roţi ale macaralei peste care se montează cablul, forţa Ft scade, ceea ce

ar reprezenta un aspect favorabil. La deplasarea macaralei (cârligului) pe distanţa lp ,

corespunzătoare lungimii unui pas, pe toba de manevră se înfăşoară o lungime de cablu egală

cu suma lungimii tuturor ramurilor cablului care „se scurtează" adică:

Lt = 2zlp.

Cunoscând relaţia dintre cele două lungimi („spaţii") rezultă şi relaţia dintre viteza

capătului activ al cablului vt ce se înfăşoară pe tobă şi viteza macaralei vc:

vt= 2zvc sau

Din ultima relaţie rezultă cel de-al doilea aspect al măririi numărului de roţi active ale

macaralei pentru aceeaşi viteză de înfăşurare a cablului pe tobă, şi anume, micşorarea vitezei

macaralei (cârligului) ceea ce duce la mărirea timpilor de manevră (aspect nefavorabil).

Pornind de la aceste aspecte contradictorii ale măririi numărului de roţi active (peste

care se montează cablul de manevră) în practică se procedează astfel:



92

a) într-o primă etapă, în scopul reducerii timpilor de manevră de la începerea forajului sondei

şi până la o adâncime la care încărcarea la cârlig creează o solicitare la tracţiune în capătul

activ al cablului cel mult egala cu valoarea Ft pe baza căreia a fost ales cablul, cablul se

înfăşoară pe un număr mai mic de roţi ale macaralei decât cel maxim, fiind trecut obligatoriu

peste ambele roţi marginale;

b) în a doua etapă — de la adâncimea de foraj limită a primei etape, în scopul solicitării în

limita admisă la alegerea cablului, acesta se înfăşoară pe numărul maxim de roţi ale

macaralei.

Diagrama de ridicare. Prin diagrama de ridicare se reprezintă grafic dependenţa

funcţională dintre cei doi parametri ai sistemului de manevră — sarcina la cârlig Fc şi viteza

la cârlig vc, respectiv forţa Ft şi viteza vt la toba de manevră, se determină Pt:

Pt = Ft vt= ct [kW]

în care Pt este puterea la arborele tobei. Cum forţa Ft ca funcţie de încărcarea cârligului, îşi

modifică continuu valoarea, micşorându-se cu fiecare pas extras, pentru respectarea condiţiei

dată de relația de mai sus, trebuie sa crească viteza vt. Modificarea vitezei pe măsură ce scade

încărcarea la cârlig, respectiv forţa Ft, este posibilă în mod direct prin utilizarea motoarelor cu

caracteristică flexibilă (o dependenţă între turaţia şi cuplul motorului), fie indirect prin cutii de

viteze pentru acţionarea troliului de foraj. Datorită proprietăţii funcţionale (flexibilităţii)

acestor motoare de a-şi modifica, turaţia (viteza unghiulară) a arborelui la încărcarea variabilă

primită de la tobă prin transmisii (ca în cazul motoarelor electrice de curent continuu) se

obţine creşterea turaţiei (vitezei unghiulare) a arborelui tobei, respectiv a vitezei de înfăşurare

a cablului vt (viteza tangenţială). Ea indică viteza cârligului cu care se poate manevra oricare

dintre sarcinile la cârlig în condiţii economice (timp minim de extragere, randament al

grupurilor de acţionare în limite acceptabile (η > 0,7).

În cazul reprezentării diagramei de ridicare pentru o instalaţie de foraj (F-100)

acţionată diesel-hidraulic, se observă că există două ramuri (curbe) corespunzătoare acţionării

tobei de manevră cu treptele de viteze I — încet şi R — repede.

Fiecare ramură are o porţiune îngroşată mărginită la capete de porţiuni trasate subţire.

Porţiunile îngroşate indică pentru fiecare treaptă de viteze domeniul de variaţie al sarcinii la

cârlig, respectiv lungimea limită a garniturii de foraj ce poate fi extrasă optim din punctele de

vedere mai sus prezentate. Se observă că utilizând treapta de viteze I se poate extrage orice



93

sarcină la cârlig în intervalul sarcina maximă — ridicarea macaralei neîncărcate, dar depăşind

limitările impuse randamentului grupurilor de acţionare şi timpului minim de extragere.

Pentru exemplificarea utilizării diagramei de ridicare se consideră cazurile

corespunzătoare săgeţilor a şi b, care indică posibilitatea extragerii unor garnituri de foraj ce

produc la cârlig sarcini de 600 kN şi 200 kN cu ambele trepte de viteze.

În cazul indicat de săgeata a, manevrarea sarcinii la cârlig de 600 kN se va efectua cu

treapta de viteze I, numai aceasta asigurând manevra cu valori acceptabile pentru randamentul

grupurilor de acţionare şi cu timp minim de extragere (viteza la cârlig 0,33 m/s faţă de 0,12

m/s la treapta R). Cazul indicat de săgeata b, din aceleaşi motive, indică utilizarea treptei R. În

practică, pentru alegerea treptei de viteze necesară la extragerea garniturilor de foraj de la

anumite adâncimi, diagrama de ridicare este utilizată mai puţin, ea fiind înlocuită de indicaţii

cuprinse în tabele, său de experienţă sondorului şef, care nu întotdeauna reprezintă o soluţie

optimă.

Observaţie. Diagrama de ridicare nu indică direct timpii de extragere, dar este evident că

pentru o viteză medie a cârligului se poate determina timpul de ridicare a garniturii de foraj pe

o înălţime corespunzătoare lungimii unui pas (de exemplu, pentru vc = 0,33 m/s timpul de

ridicare pe o lungime de 18 m este de circa 55 s).

Montarea, întreţinerea şi exploatarea troliului de foraj. Montarea. Troliul de foraj

se transportă şi se montează pe substructură complet asamblat. Plasarea troliului pe

substructură se face fie prin translaţie directă de pe mijlocul de transport când înălţimea

substructurii este egală cu înălţimea remorcii, fie cu ajutorul sistemului macara-geamblac deja

montat, după care urmează operaţia de centrare. În acelaşi timp se verifică şi orizontalitatea

troliului cu ajutorul nivelei. După centrare se strâng şuruburile de prindere la substructură şi

se fac legăturile pentru apă şi aer comprimat. Apoi se leagă capătul activ al cablului, de

manevră la tobă.

Se interzice utilizarea troliului după montare fără o revizie completă anterioară

(cuplaje, ferodouri, tambure, frâne, circuite de ungere şi răcire).

Întreţinerea şi exploatarea. Prelungirea duratei de funcţionare a troliului de foraj, ca a

oricărui utilaj, se asigura atât prin controlul elementelor sale în cadrul fiecărui schimb şi

remedierea imediată a defecţiunilor găsite, efectuate în cadrul întreţinerii zilnice şi periodice,

cât şi prin exploatarea în limita parametrilor admişi. Se au în vedere elementele în mişcare,



94

care, datorită solicitărilor dinamice, capătă uzuri şi defecte mai frecvent, cum ar fi: cuplajele

operaţionale, transmisiile cu lanţuri, rulmenţii arborilor, frâna cu banda şi tamburele.

Cuplajele operaţionale cu defecţiuni se înlocuiesc. La transmisiile cu lanţuri se verifică

integritatea şi starea lanţurilor, ungerea lor şi nivelul uleiului, înlocuindu-se zalele sau rolele

defecte. De asemenea, se verifică starea şi ungerea rulmenţilor de sprijin ai arborilor. Se

verifică starea frânei cu bandă, urmărindu-se jocul dintre saboţi şi tambure, starea saboţilor şi

starea tamburelor. Apariţia jocului dintre saboţi şi tambure, ca urmare a uzării saboţilor, face

ca benzile să fie strânse în timpul frânării pentru poziţii ale levierului faţă de nivelul podului

tot mai coborâte — poziţia I corespunzătoare saboţilor neuzaţi sau după reglare şi poziţia II

corespunzătoare saboţilor uzaţi), ceea ce impune o nouă reglare a frânei cu bandă. Pentru

reglarea frânei cu bandă se procedează astfel:

în vederea apropierii benzilor 2, la tamburele 1 se desfac contrapiuliţele 6 şi, prin rotirea

piuliţelor (tiranţilor) 7 în sens ascendent pe şuruburile cu ochi 5 (vezi săgeata S1), se

asigură poziţia I de frânare a levierului 9, verificându-se existenţa jocului de 8 mm la

fiecare capăt al balansierului 8 (vezi detaliul A, fig. 3.40), după care se strâng

contrapiuliţele 6. Dacă prin reglări repetate a fost utilizată partea filetată a şuruburilor cu

ochi 5, se mai poate efectua o ultima reglare a strângerii benzilor pe tambure prin mutarea

capetelor inferioare ale benzilor 2 din orificiile a în orificiile b ale urechilor inferioare 11,

acţionate de levierul 9 prin tijele 70;



95

în vederea sprijinirii la partea inferioară a benzilor în vecinătatea tamburelor — pe bielele

12, cu frâna strânsa pe tambure prin apăsarea levierului se slăbesc contrapiuliţele 15, se

rotesc piuliţele 14 până la atingerea benzilor de către rolele bielelor 12 antrenate de tijele

filetate 13 şi apoi, prin rotirea piuliţelor 14 în sens contrar, cu 180°, se asigură un joc între

role şi benzi de 1,5—3 mm. (Se observă că la partea superioară benzile sunt sprijinite prin

arcurile 16, care au şi rolul de a le îndepărta de tambure în cazul defrânărilor). La finalul

operaţiei se strâng contrapiuliţele 15.

Starea saboţilor se verifică periodic, şi totdeauna înaintea operaţiilor importante, cum

ar fi tubajele. Saboţii uzaţi se înlocuiesc cel mai târziu în momentul când grosimea lor s-a

micşorat, astfel încât este posibilă atingerea tamburelor ele către şuruburile cu cap înnecat

(vezi detaliul B, fig. 3.40).

O dată cu înlocuirea saboților se verifică şi starea tamburelor, măsurându-se indirect

grosimea peretelui cămăşii de răcire (fig. 3.41) cu ajutorul unor calibre introduse între o riglă

metalică aşezată pe extremităţile periferice ale tamburului şi suprafaţa de frecare dintre saboţi

şi tambure. Dacă în stare nouă tamburul avea o grosime în această regiune de 30 ... 20 mm,

care corespundea unui joc iniţial de 15 .... 10 mm, limita utilizării acestui tambur este

determinată de existenţa unor jocuri măsurate de 30 ... 10 mm (valorile corespund diferitelor

tambure utilizate la troliile de foraj, ele fiind precizate în cartea fiecărei instalaţii de foraj). În

timpul diferitelor operaţii, dacă se constată că tamburele nu sunt răcite suficient (degajare

intensă de căldură, fum) se măreşte debitul apei de răcire. Supraîncălzirea frânei hidraulice



96

însoţită de creşterea temperaturii apei indică un nivel necorespunzător în rezervorul frânei. La

toate piesele în mişcare trebuie să existe apărătorile montate.

3.4.1.6gCablul de foraj,

Elementul de legătură între toba de manevră a troliului, geamblacul de foraj şi macara,

este un ansamblu de fire (sârme) metalice, obţinut prin înfăşurarea (cablarea) toroanelor în

jurul unei inimi vegetale sau metalice cu scopul de a lucra solidar la întindere, dar fiind în

acelaşi timp flexibil. Toroanele se realizează prin înfăşurarea unor sârme cuprinse în doua

straturi (exterior şi interior) în jurul unei sârme centrale.

Cablul cel mai utilizat este cel de tip Sil, care are stratul interior format din sârme subţiri,

iar stratul exterior din sârme mai groase (fig. 3.42, a).

Forţa de rezistenţă la întindere a cablului este în funcţie de calitatea oţelului din care este

confecţionat şi de mărimea secţiunii nete a cablului (suma secţiunilor tuturor sârmelor din

cablu), iar flexibilitatea cablului este influenţată de numărul şi grosimea sârmelor componente

care alcătuiesc stratul de rezistenţă — exterior şi stratul de flexibilitate — interior.



97

În simbolizarea cablurilor se indică construcţia, diametrul în milimetri, numărul de

toroane x numărul de sârme din toron şi rezistenţa la rupere a sârmelor de decanewtoni pe

milimetru pătrat (de exemplu, cablu SIL 32 mm —6 x 19-180).

Diametrul nominal al cablului reprezintă diametrul cercului circumscris (fig. 3.42, b).

Cablul se alege pe baza forţei minime de rupere Fr care se determină în funcţie de forţa

maximă Ft1 din capătul activ al cablului cu relaţia:

Fr > cFt1

în care c reprezintă coeficientul minim de siguranţă cuprins între valorile 2 (la tubaj,

instrumentaţii) şi 3 (la manevre, lăcărit).

Corespunzător forţei minime de rupere se alege din standarde diametrul cablului pentru

o anumită rezistenţă la rupere a sârmelor. Totodată se verifică şi valoarea raportului dintre

diametrul roţii peste care se înfăşoară cablul şi diametrul cablului (practic se recomandă

valoarea minimă 30), deoarece durabilitatea cablului este puternic influenţată de încovoierea

ce se produce la trecerea sa peste roţi. Acesta este motivul pentru care în scopul unei alegeri

sau utilizări corecte, în simbolurile macaralei sau geamblacului se prezintă diametrul cablului

ce poate fi utilizat.

3.4.1.7. Scule de manevră a garniturii de foraj

Sculele de manevră fac parte din sculele de foraj de suprafaţă folosite în cadrul

operaţiilor de manevră a materialului tubular (prăjini de foraj şi prăjini grele, burlane), pentru

suspendarea în masa rotativă şi la cârlig sau pentru înşurubarea-deşurubarea acestuia.

Penele se utilizează pentru suspendarea în masa rotativă a prăjinilor de foraj şi grele,

fiind numite pene de foraj şi pene pentru prăjini grele.

Penele de foraj se folosesc pentru suspendarea garniturilor de prăjini sau a coloanelor de

tubare uşoare, în spaţiul tronconic al pătraţilor mari ai mesei rotative. Pot fi manuale sau

automate.

Penele manuale pot fi de tipul pene scurte (fig. 3.43, a), pene lungi (fig. 3.43, b) şi pene

pentru prăjini grele (fig. 3.43, c). Se construiesc din oţel aliat şi se compun din trei sau patru

corpuri identice, articulate între ele (câte doua — la penele scurte, sau toate trei — la penele

lungi), avînd în exterior o formă conică. În interior au suprafaţa activă de prindere formată din

bacuri cu dinţi (penele scurte) sau plăci cu dinţi (cele lungi) care prind pe corpul materialului

tubular; sunt prevăzute cu mânere pentru manipulare.



98

Cu ajutorul lor se pot suspenda prăjini de foraj, cu diametrul exterior între 60,3 şi 168, 3

mm (2 3/8 şi 6 5/8 in) şi burlane de foraj cu diametrul exterior între 114,3 şi 169, 3 mm (4 1/2

şi 6 5/8). Suspendarea garniturii de prăjini în pene este realizată conform schemei următoare

(Fig. 3.44):

Penele automate (fig. 3.45) pot fi independente, adaptabile la orice tip de masă rotativă

sau înglobate în aceasta.



99

Penele 2 sunt susţinute de un mecanism 1 ce poate fi ridicat şi coborât (lungimea cursei

— circa 500 mm) de către un servomotor 3, fixat de masa rotativă printr-un suport 4 şi

acţionat cu aer comprimat de la postul sondorului-şef, prin conductele de distribuţie a aerului

comprimat 5 şi distribuitorul de aer cu patru căi 6; dispozitivul este acţionat printr-o pedală.

Penele pentru prăjinile grele se aseamănă constructiv cu cele de foraj (v. fig. 3.26, c),

manevrarea lor făcându-se tot manual. Se construiesc pentru prăjini grele cu diametrul

exterior între 88,9 şi 203,2 mm (3 1/2 si 8 in).

Broaştele sunt scule utilizate pentru suspendarea burlanelor de tubaj, fiind de tipurile

broască cu pene sau broască-elevator cu pene.

Broaştele cu pene sunt utilizate la suspendarea coloanelor grele în timpul tubării, fiind

montate pe masa rotativă sau în locul acesteia; pot fi simple şi semiautomate.

Broasca simplă este formată dintr-un corp

masiv cu o deschidere, conică în care se introduc

garnituri diferite de pene simple; se utilizează

pentru suspendarea coloanelor de diametru mare de

339,7 . . . 473 mm"(13 3/8 ... 18 5/8 in) şi chiar de

622,3 mm (24 1/2 in).

Broasca semiautomată (fig. 3.46) este

alcătuită dintr-un corp masiv 1, în a cărui

deschidere conică lucrează patru pene 2, ce pot fi

ridicate sau coborâte prin rotirea inelului 3, ale

cărui şanţuri înclinate ghidează bolţurile cu role 4 în

care sunt suspendate penele (rotirea fiind împiedicată de ghidajele 5). Prin rotirea inelului la



100

dreapta, rolele 4 se ridică împreună cu penele, care astfel se deschid; prin rotire la stingă —

penele coboară, închizându-se.

Broasca-elevator cu pene are funcţia fie de broască, fie de elevator. Cu elevatoare se

suspend prăjinile şi burlanele în cârligul de foraj; pot fi simple sau cu pene.

Elevatorul simplu (fig. 3.47) se întrebuinţează pentru susţinerea garniturilor de foraj şi a

coloanelor uşoare (sau de diametru mic), prin prinderea sub racordurile prăjinilor sau sub

mufele burlanelor. Este alcătuit dintr-un corp compus din doua părţi 1 şi 2, articulate cu bolţul

3, şi prevăzute cu un închizătorul 4, cu arc de siguranţă 5, precum şi cu doi umeri echipaţi cu

siguranţe 6, pentru agăţare la chiolbaşi. Manipularea elevatorului la închidere şi deschidere se

efectuează cu ajutorul braţelor (coarnelor 7).

Prăjinile grele (care nu au racorduri speciale) se suspendă în elevator cu ajutorul unei

reducţii lungi de circa 80 cm şi prevăzută cu mufă, numită suvei.

Elevatorul cu pene se foloseşte la suspendarea coloanelor grele şi a celor de diametre

mari; el prinde pe corpul burlanelor (sub mufă) cu ajutorul unor pene. Construcţia şi

funcţionarea sunt asemănătoare celor ale broaştei cu pene.

Aceste scule de manevra pentru suspendarea materialului tubular au caracteristicile de

lucru: dimensiunea nominală corespunzătoare diametrului exterior dext al materialului tubular

suspendat — mărimea sculei şi sarcina de lucru Fc marcate prin turnare în modul următor: dext

mm (in) — Fc (tf sau kN/9,81). De exemplu: pene manuale 127 (5) — 100 pentru prăjini de

foraj sau pene pentru prăjini grele 152,4(6) — 60; broaştele de mărimea 473 mm cu pene de

339,7 (13 3/8) au simbolul 473 (18 5/8) —13 3/8 x 200.

Chiolbaşii — braţele pentru elevator, (fig. 3.48) — realizează legătura, între cârligul de



101

foraj şi elevator.

Sunt tije prevăzute la ambele extremităţi cu ochiuri de agăţare; lucrează întotdeauna

perechi şi nu se despercchează niciodată. Sunt executaţi pentru sarcini maxime de lucru de

800 kN/pereche, 1 260 kN/ pereche şi 4 500 kN/pereche. Au marcate prin poansonare

caracteristicile: sarcina maximă de lucru în tone-forţă pe pereche (kN/9,81) şi lungimea în

milimetri.

Cleştii pentru prăjini şi burlane servesc la înşurubarea şi deşurubarea materialului

tubular şi sunt de mai multe tipuri: cleşti mecanici, cleşti automaţi şi cleşti cu lanţ.

Cleştele mecanic (fig. 3.49) are patru fălci 1, 2, 3, 4, articulate cu bolţuri, un închizător

cu arc 5, coada 6 şi braţul de susţinere (suspendare) 2. În locaşurile fălcilor 1 şi 4 sunt

introduse câte trei bacuri-cuţit 8.

Cleștii mecanici suspendați în turlă lucrează întotdeauna perechi, unul activ și unul



102

contra (Fig. 3.50).

Schema fixării lor în turlă și modul de lucru sunt redate în figura următoare:

La punerea cozii sub sarcină, fălcile strâng prăjina (sau burlanul), rotind-o în sensul

necesar strângerii sau slăbirii înşurubării. Cleştii lucrează pereche (un cleşte activ şi altul de

contra) şl sunt suspendaţi echilibrat în turlă, cu cabluri petrecute peste doua role fixate la

podul de manevră, la înălţimea de 1,00 — 1,30 m deasupra podului sondei sau sunt suspendaţi

în turlă, prin intermediul unui dispozitiv special de poziţionare. Cleştele activ este acţionat de

mosorul simplu sau automat, iar cel de contra este ancorat de piciorul turlei (mastului). Cleştii

mecanici sunt folosiţi numai la definitivarea înşurubării (strângerea finală) şi la slăbirea

(începerea deşurubării) acesteia.

Cleştii automaţi se folosesc atât la înşurubarea-deşurubarea propriu-zisă a materialului

tubular, cât şi la strângerea finală sau la slăbirea iniţială a înşurubării. Aceşti cleşti sunt

acţionaţi pneumatic şi sunt prevăzuţi cu un sistem de aducere deasupra mesei sau de



103

îndepărtare, acţionat tot pneumatic, de la postul sondorului-şef.

Cleștii acționați hidraulic servesc la înșurubarea și deșurubarea prăjinilor de foraj, pot

realiza un moment de strângere în funcție de necesități prin acționarea unor supape de control,

au un dispozitiv de blocare, lichidul sub presiune asigură o bună lubrifiere a pieselor în

mișcare și o sursă auxiliară de aer comprimat pentru o mai bună siguranță în exploatare (Fig

5.52).

Fălcile și bacurile de prindere sunt confecționate pentru diferite mărimi ale prăjinilor de

foraj, din oțel aliat forjat și supus unor tratamente termice. Acestea asigură o bună prindere,

chiar atunci când cleștii lucrează la momente mari de strângere. Cleștii activi sunt prevăzuți

cu un dispozitiv de blocare acționat manual ce face ca ventilul/supapa de distribuție să

blocheze curgerea fluidului sub presiune către motorul acționat hidraulic, în orice moment

atunci când dispozitivul este deblocat. Ca urmare a acestui fapt, acționarea acestui tip de

clește se face în siguranță, iar dispozitivul de prindere este echipat cu un aparat de măsurare a

momentului de strângere. Mai sunt practicate niște orificii pentru fixarea unor dispozitive de

prindere care fac legătura cu diverse aparate ce măsoară numărul de prinderi și valoarea

momentului de strângere pentru fiecare strângere. Astfel, se poate face conectarea la un

calculator pentru a se cunoaște, în timp real, valoarea momentelor de strângere.

Cleştii cu lanţ (fig. 3.53) sunt alcătuiţi din două fălci 1, fixate prin şurubul 2, la

extremitatea cozii 3 şi din lanţul 4, fixat la unul din capete de coada 3. Lanţul se petrece în



104

jurul materialului tubular 5 şi se fixează într-un prag din interiorul fălcilor. Sunt acţionaţi

manual.

Întreţinerea şi exploatarea sculelor de manevră constă în principal din menţinerea

acestora în stare de curăţenie şi de funcţionare perfectă şi sigură, din ungerea lor la articulaţii

şi în anumite zone (ca de exemplu faţa conică a penelor de foraj, rolele de suspendare a

penelor la broasca semiautomată, închizătoarea şi arcul la elevator etc.), precum şi din

controlul amănunţit la începerea schimbului sau a operaţiei de manevră.

O deosebită atenţie trebuie acordată controlării acelor elemente care ar putea provoca

grave accidente tehnice sau umane: integritatea chiolbaşilor, a fălcilor cleştilor şi a corpului

elevatorului, funcţionarea arcurilor de la închizătorile cleştilor şi ale elevatorului, uzura

bacurilor-cuţit de la cleşti şi ale hacurilor sau plăcilor cu dinţi de la penele de foraj,

integritatea cablurilor de ancorare a cleştelui de contra şi a sforii de tras la mosor, a cleştelui

activ etc.

Când nu se lucrează cu ele, sculele trebuie păstrate în stare curată, în ordine, la locul lor.

3.4.2 Echipamente de rotire

Sistemul de rotire al instalaţiei de foraj este format din ansamblul elementelor care

asigură transmiterea mişcării la sapa de foraj, participând şi la realizarea circulaţiei fluidului

de foraj şi făcând legătura între părţile fixa ale sistemului de circulaţie şi părţile mobile ale

garniturii de foraj.

În componenţa sa intra masa rotativă, capul hidraulic, capul rotativ hidraulic (top drive)

şi motoarele submersibile.

3.4.2.1. Masa rotativă

Rol, componenţă, caracteristici. Masa rotativă este un reductor de turaţie cu angrenaj

conic şi alte elemente cinematice montate într-o carcasă, cu o deschidere centrală circulară.



105

îndeplineşte următoarele funcţii:

transmiterea mişcării de rotaţie şi a cuplului necesar la sapă prin intermediul garniturii de

foraj, simultan cu coborârea acesteia;

susţinerea garniturii de foraj şi a coloanei de burlane în pene în timpul operaţiilor de

înşurubare-deşurubare;

blocarea rotirii garniturii de prăjini şi a coloanei de burlane în timpul strângerii

îmbinărilor filetate;

rotirea garniturii de foraj în timpul instrumentaţiilor;

deşurubarea pasului de prăjini de foraj după slăbirea îmbinării filetate cu cleştele;

preluarea cuplului reactiv în cazul forajului cu motoare submersibile.

Masa rotativă (fig. 3. 54) are aproximativ o formă paralelipipedica, fiind formata dintr-

un suport (batiu) 1, rotorul 2, angrenajul conic (redactor) cu coroana 3, pinionul 4 şi arborele

5.

Masa rotativă se prinde la substructura turlei prin intermediul batiului. Rotorul este

montat în interiorul batiului pe doi rulmenţi: unul principal 6, care preia solicitările verticale

de sus în jos, celălalt secundar 7, care preia solicitările verticale de jos în sus. Rulmenţii

principal şi secundar asigură şi ghidarea radială a rotorului în stator.

Corpul rotorului este cilindric la partea inferioară, iar la partea superioară are un locaş de

formă pătrată, necesar pentru fixarea pătraţilor mari 8 ai mesei rotative, care se pot bloca cu



106

bolțurile 9. Pătraţii mari, în afara faptului că antrenează garnitura de foraj prin intermediul

pătraţilor mici, sprijină penele în care se suspendă garnitura. În timpul operaţiilor de tubaj,

pătraţii mari se scot pentru a permite trecerea burlanelor.

Deoarece statorul joacă şi rolul de baie de ulei, la partea superioară are, ca şi rotorul, un

labirint 10 ce împiedică ieşirea uleiului sau contaminarea sa cu fluid de foraj.

Reductorul mesei rotative antrenează rotorul acesteia primind mişcarea de la o

transmisie exterioară (cardanică sau cu lanţ) prin intermediul arborelui 5 sprijinit pe rulmenţii

11. Pentru blocarea mişcării rotorului mesei rotative, necesară în cadrul unor operaţii, pe

periferia rotorului sunt prevăzute locaşuri în care intră bolţul de blocare 12.

Caracteristicile principale ale meselor rotative sunt diametrul maxim al sapei ce se poate

introduce prin locaşul în care intră pătraţii mari (diametru ce caracterizează deschiderea mesei

rotative), sarcina axială statică maxima pe care o poate prelua masa rotativă, limitată de

caracteristicile rulmentului principal, turaţia maximă, cuplurile static şi dinamic maxime.

Mesele rotative se simbolizează prin literele MR (masă rotativă) urmate de un grup de

cifre ce reprezintă deschiderea mesei rotative în inci; după grupul literelor MR mai apare fie

litera S (scurtă) fie litera L (lungă), care caracterizează distanţa de la centrul mesei rotative la

roata de lanţ aflată pe arborele prisnelului (de exemplu MR L 275).

Montarea. Masa rotativă se transportă în stare montată. În vederea montării în cadrul

instalaţiei de foraj ea se ridică pe substructura turlei pe un plan înclinat, cu ajutorul troliului

instalaţiei sau al unuia manual, aşezându-se pe grinzile mesei rotative.

Montajul corect al mesei rotative trebuie să asigure satisfacerea următoarelor condiţii:

centrarea mesei astfel încit centrul ei să coincidă cu axa turlei. Corectitudinea se

verifică cu ajutorul firului cu plumb şi al şnururilor întinse după diagonalele bazei

turlei;

paralelismul arborelui prisnelului cu arborele de antrenare al troliului de foraj în cazul

antrenării prin lanţ sau perpendicularitatea acestuia pe troliul de foraj în cazul

acţionării prin cardan;

orizontalitatea perfectă a mesei rotative, verificându-se cu ajutorul nivelei.

Centrarea mesei rotative este o operaţie foarte importanta, deoarece după poziţia acesteia

se centrează atât troliul de foraj, cât şi alte utilaje.

Centrarea şi plasarea orizontală se efectuează şi se controlează atât la montajul iniţial, cât

şi periodic, în timpul forajului.

Lipsa unei centrări sau a unei orizontalităţi corespunzătoare a mesei rotative poate

provoca în plus şi începerea unei găuri strâmbe, frecări şi bătăi ale prăjinii de antrenare în



107

prevenitor şi în coloana de ancoraj.

Întreţinerea şi exploatarea. La începerea fiecărui schimb se gresează rulmenţii

arborelui prisnelului şi se controlează:

nivelul uleiului din batiu (după cel puţin 15 min repaus, pentru ca să dispară spuma)

cu ajutorul tijei de nivel. Daca este necesar, se completează uleiul pâna la semn;

lipsa de joc în rulmenţi la rotorul mesei şi la axul prisnelului, ca şi lipsa zgomotului

anormal la angrenaj (în primul caz sunt uzaţi rulmenţii, in cel de-al doilea — dinţii

angrenajului). Dacă se constată jocuri sau zgomote anormale trebuie să se înlocuiască

masa;

împănarea solidă pe arborele prisnelului a roţii de lanţ sau a flanşei arborelui cardanic

şi existenţa apărătorii respective;

rotirea uşoară a angrenajului mesei şi funcţionarea uşoară a dispozitivului de blocare;

etanşeitatea băii de ulei (lipsa scurgerilor de ulei din batiu), ca şi temperatura uleiului

(care nu trebuie să depăşească 330 K). Periodic se controlează puritatea uleiului din

baie, prin deşurubarea (pentru scurtă durată) dopului de scurgere de la partea

inferioară a batiului; dacă se constată pătrunderea noroiului sau a apei în baie, se

goleşte complet baia, se spală cu motorină şi se reumple cu ulei curat.

Pentru a nu se deteriora (sparge sau deforma) rulmentul principal (axial) al mesei

rotative, la tubarea coloanelor grele — a căror greutate depăşeşte sarcina statică maximă a

mesei rotative — trebuie înlăturată masa rotativă de pe grinzile substructurii şi montată

broasca cu pene.

Pentru evitarea unor accidente umane care se pot produce la pornirea accidentală a

mesei, sondorii de la gura puţului nu trebuie să stea cu picioarele pe rotor, ci numai pe

capacul care acoperă periferia rotorului.

De asemenea, la transmisiile cu lanţ sau la arborele cardanic trebuie montate apărătorile

de tablă.

Întreţinerea şi exploatarea corectă asigură prevenirea unor accidente tehnice care pot

influenţa forajul sondei.

3.4.2.2. Capul hidraulic

Rol, componenţă. Caracteristici. Capul hidraulic constituie elementul de legătura

etanşă între garnitura de foraj, care se roteşte, şi încărcătorul fix, asigurând susţinerea

garniturii de foraj în timpul forajului şi circulaţia fluidului de foraj de la furtun la garnitură.

Capul hidraulic (Fig. 3.55 și fig. 3.56) se compune din corpul fix 1 (oala) suspendată în



108

cârligul macaralei de foraj prin toarta 3, prinsă de corp prin bolţurile 2 şi partea mobilă —

fusul cu guler 4, prevăzut la capătul inferior cu filet în care se înşurubează, cu ajutorul



109

reducţiei 5, prăjina de antrenare.

Fusul se roteşte în rulmentul axial principal 6, care preia sarcina provenită din greutatea

garniturii de foraj şi rulmentul axial secundar 7. Ghidarea radiala a fusului este asigurată de

rulmenţii radiali 8 şi 9.

Fluidul de foraj trece din furtunul hidraulic spre fus prin luleaua 10 şi prin ţeava de

spălare 11, ambele fixate în corpul capului hidraulic prin capacul 12.

Etanşeitatea ţevii de spălare faţă de fus este asigurată prin cutia de etanşare 13 cu

garnituri în formă de V, strânse cu o bucşă de bronz şi cu o piuliţă 14.

Corpul capului hidraulic este executat din oţel aliat turnat, fiind o construcţie compactă

ce asigură spaţiul necesar montării pieselor în interior şi o baie de ulei suficientă care să

asigure o bună ungere.

Orificiile de umplere cu ulei (la partea superioară) şi de golire (la partea inferioară) sunt

închise cu dopuri metalice.

Scurgerea uleiului este împiedicată de inele din cauciuc şi pâslă 16 strânse cu capacul

15.

Principala caracteristica a capetelor hidraulice o constituie capacitatea lor, caracterizată

prin sarcina maxima statică (care se poate aplica rulmentului axial principal fără a roti

garnitura) provenită din garnitura de prăjini susţinută şi manevrată prin intermediul capului

hidraulic.

Capelele hidraulice se simbolizează prin grupul de litere CH, urmat de un grup de cifre

care reprezintă sarcina maximă de lucru în tone-forţă (de exemplu CH 630).

Montarea. Înaintea montării capului hidraulic se verifică rotirea uşoară a fusului, starea

ţevii de spălare, a etanşărilor şi a plinului de ulei.

Capul hidraulic se ridică pe substructura turlei, se prinde la lulea flanşa furtunului de

foraj şi se înşurubează la fus reducţia de protecţie şi prăjina de antrenare. Apoi se prinde în

cârligul macaralei toarta capului hidraulic şi se ridică în turlă.

Întreţinerea şi exploatarea. Când capul hidraulic este nou sau după reparaţie capitală

este de preferat să fie folosit la începutul forajului, pentru completarea rodajului, sau în cazul

unei garnituri de foraj a cărei greutate nu depăşeşte sarcina la care a fost rodat.

În timpul funcţionării se supraveghează continuu etanşeitatea dispozitivelor 13 şi 16

pentru a se preveni din timp scurgerile de fluid de foraj şi ulei; daca se constată scurgeri se

strâng sau, la nevoie, chiar se înlocuiesc garniturile inelare respective (v. fig. 3.56, b, c).

În mod periodic garniturile se ung prin gresare, şi se controlează atât nivelul, cât şi

puritatea uleiului din corpul capului hidraulic. Dacă în baia de ulei a pătruns fluid de foraj,



110

aceasta se goleşte, se spală cu motorină şi se umple cu ulei, după ce, în prealabil, s-au

remediat defecţiunile de la cutia de etanşare a ţevii de spălare.

Deşi este executată din oţel aliat, cromată dur la exterior şi rectificată (pentru mărirea

durabilităţii proprii şi reducerea uzării garniturilor), după un timp, ţeava de spălare se uzează

în dreptul garniturilor în V (şi nu mai asigură etanşeitatea chiar cu garnituri noi, oricât s-ar

strânge piuliţa 14), astfel încât trebuie înlocuită; în acest scop, se deşurubează piuliţa14, se

extrag garniturile uzate 13, se demontează luleaua capului hidraulic 10 şi apoi se scoate ţeava

de spălare uzată 11, se introduce alta nouă şi se montează totul la loc. De mare importanţă

pentru prelungirea duratei de serviciu a garniturilor în V şi a ţevii de spălare sunt gresarea

corectă a dispozitivului de etanşare 13 şi evitarea strângerii excesive a piuliţei speciale 14.

Periodic se verifică dacă rotirea prăjinii de antrenare nu este însoţită de zgomote

anormale sau de înţepeniri (tendinţe de gripare) ale capului hidraulic, care indică necesitatea

înlocuirii lui.

3.4.2.3. Cap hidraulic rotativ hidraulic de antrenare/motor (Top drive)

Este un dispozitiv care are rolul de a transmite mișcarea de rotație la garnitura de prăjini

în timpul forajului. În cazul forajului hidraulic rotativ clasic, aceasta primea mișcarea de

rotație de la masa rotativă. Prin utilizarea capului rotativ hidraulic de antrenare/motor, are loc

o îmbunătățire substanțială a tehnologiei forării sondelor, permițând săparea acestora în

condiții optime, chiar și atunci când unele strate pot produce dificultăți în timpul traversării

acestora (Fig. 3.57).

Prețul de cost pe metru forat se reduce ca urmare a micșorării timpului de manevrare a



111

garniturii de prăjini de foraj și a pericolului de prindere a acesteia.

Dispozitivul constă dintr-un cap hidraulic special de mare putere, antrenat de un motor

electric de circa 1000 CP, care se deplasează, pe verticală, pe șina trenului de ghidare.

Lungimea cursei de deplasare a acestuia, este cuprinsă între următoarele limite: 3m

deasupra podului sondei (punctul inferior) și sub coroana geamblacului (în condiții de

siguranță), (Fig. 3.58).)

Ridicarea tronsonului superior al șinei de ghidare, aducerea celui de al doilea tronson până la

podul sondei, ridicarea cu macaraua a trenului de putere la podul sondei și a cârligului la

partea de jos a tronsonului inferior al șinei de ghidare și repetarea operațiilor până la

completarea ansamblului sunt redate în schema următoare (Fig. 3.59):



112

Motorul electric de acționare furnizează un moment de rotație suficient de mare cu o

turație de 300 rot/min. Reglarea puterii este realizată de la distanță, de la pupitrul/consola

sondorului șef. Manevrarea prăjinilor de foraj se face cu ajutorul unui elevator, iar înșurubarea

sau deșurubarea prăjinilor se face cu ajutorul a doi clești, unul activ și unul contra.

La partea inferioară a capului hidraulic rotativ de antrenare/motor, este plasată o supapă

acționată hidraulic, care face legătura între acesta și prăjinile de foraj.

Această supapă ține loc de cana de siguranță a prăjinii de antrenare. Dispozitivul preia

funcțiile mesei rotative, permite rotirea garniturii de foraj chiar de la partea superioară a

acesteia și înlocuiește sistemul de rotație clasic.

Masa rotativă poate fi folosită ca utilaj de siguranță. Pentru continuarea forajului, se

adaugă fie o bucată, fie un pas din trei bucăți, iar cele cinci operații sunt redate în figura 3.60,

unde se observă, atât în primul cât și în cel de al doilea caz, succesiunea acestora care permit

micșorarea de timpului de manevră. Închiderea prevenitorului interior de erupție, înclinarea

chiolbașilor, ridicarea ansamblului capului rotativ hidraulic motor, înșurubarea unei bucăți sau

a unui pas și deschiderea prevenitorului de erupție.



113

Fixarea la degetul turlei a unei bucăți extrase sa a unui pas extras, se realizează astfel: se

deșurubează pasul extras, se ridică garnitura de prăjini de foraj la deget, se fixează bucata sa

pasul la deget, se coboară întreg ansamblul, după care ciclul de operații se repetă (Fig. 3.61):

Avantajele folosirii capului hidraulic rotativ de antrenare/motor sunt următoarele:

permite adăugarea unui pas de 27 m, obținându-se micșorarea timpului real alocat

operațiilor de introducere/extragere a garniturii foraj;

permite realizarea circulației în sondă, în timpul manevrelor, reducându-se în aceste

condiții, pericolul prinderii la puț a garniturii în cazul traversării formațiunilor

instabile;

reducerea prețului de cost pe metrul forat și, implicit, a timpului de săpare a unei

sonde;

permite corectarea sondei prin manevrarea cu circulație a prăjinilor de foraj, atât în



114

timpul extragerii cât și al introducerii acestora;

Ca dezavantaje, se pot enumera:

ansamblul capului rotativ hidraulic de antrenare/motor preia întreaga greutate a

garniturii de foraj;

realizarea unui efort suplimentar, referitor la urmărirea stării cablurilor și a furtunurilor

hidraulice sub presiune

3.4.3 Sistemul de pompare și circulație a fluidului de foraj

Sistemul de pompare şi circulaţie al fluidului de foraj asigură îndeplinirea următoarelor

funcţiuni (Fig. 3.62):

pomparea fluidului de foraj în vederea realizării circulaţiei în sondă pentru spălarea

tălpii;

curăţirea fluidului de foraj de detritus (Fig. 3.6.2 bis);

prepararea, depozitarea, tratarea şi condiţionarea fluidului de foraj;

pomparea fluidului de foraj către agregate la operaţiile de cimentare:

antrenarea turbinei în timpul forajului.



115

Este format din ansamblul: pompe de noroi, manifolduri de aspiraţie şi refulare,

încărcătorul şi complexul de echipamente pentru prepararea, depozitarea şi curăţirea fluidului

de foraj.

3.4.3.1. Pompele de noroi

Pompa de noroi, principalul element al sistemului de pompare şi circulaţie, este un

generator hidraulic care creează presiunile şi variaţia largă a debitului de fluid, corespunzător

cerinţelor forajului.

În general, pompele de noroi (Fig. 3.63) sunt de tipul volumic, cu pistoane, cu

transmisie, fiind alcătuite din două mari subansambluri:

partea hidraulica, care creează circulaţia fluidului de foraj;

partea mecanică (de transmisie), care transmite puterea de la motoare sau intermediară

la pistoane.

Mişcarea fluidului de foraj se produce prin modificarea volumului de lucru (de aici

denumirea de pompa volumică) din interiorul cilindrului, delimitat variabil de pistonul 2 în

timpul deplasării sale, ceea ce conduce fie la aspiraţia fluidului din colectorul 3 prin supapa 4

în cilindrul 1 prin depresiunea cauzată de mărirea volumului, fie la refularea fluidului din

cilindrul 1 prin supapa 5 în colectorul 6 şi, de aici, în manifoldul 7, ca urmare a presiunii

generate de micşorarea volumului.

Mişcarea rectilinie-alternativă a pistonului este obţinută prin transformarea mişcării de

rotaţie a arborelui 12 cu ajutorul mecanismului bielă-manivelă (14—13),care primeşte

mişcarea prin coroana 16 de la pinionul 17, montat pe arborele 18 împreună cu roata de lanţ

19.



116

Dacă la pompele cu simplu efect (v. fig. 3.63, b) aspiraţia, sau refularea, se produce o

data în timpul unei curse a pistonului (cilindrul 1 este „deschis" la unul din capete), la

pompele cu dublu efect, aspiraţia şi refularea se produc simultan, în timpul unei curse,

datorită delimitării de către piston a două volume variabile în cilindrul închis la capete prin

capacul 10, supapele 4 şi 5 şi cutia de etanşare 9 a tijei pistonului 8 la ieşirea din corpul

hidraulic.

Prezenţa cutiei de etanşare duce la limitarea presiunii maxime pe care o creează pompa



117

şi la scoaterea din funcţiune a tijei pistonului prin abraziune, motive care au condus la

construirea pompelor cu simplu efect pentru presiuni mari de refulare.

Între cele doua tipuri de pompe cu simplu şi cu dublu efect există diferenţe constructive

doar la partea hidraulică, la pompa cu simplu efect cilindrul nefiind închis la capătul dinspre

partea de transmisie, lipsind cutia de etanşare şi un grup de supape de aspiraţie şi refulare.

În general, partea hidraulică a unei pompe de noroi cu dublu efect (fig. 3.64) este

alcătuită din: corpurile de pompă 1, turnate sau forjate în care se montează cilindrii (cămăşile)

2, ansamblurile scaun-supapă 8—7 şi tije- piston 6—5.

Corpurile de pompă sunt fixate pe frema pompei şi sunt legate între ele prin colectoarele

de aspiraţie şi refulare. Cămăşile (cilindrii) se fixează în corpul pompei fie rigid, prin

intermediul felinarului 13, fie elastic, prin intermediul unor garnituri de cauciuc şi şuruburi.

Fixarea rigida este de preferat, deoarece înlătură micile deplasări ale cămăşilor fixate elastic,

ce apar la presiuni mari datorită frecării lor cu pistonul în timpul deplasării acestuia.

Pistoanele pompelor de noroi cu dublu efect (fig. 3.65) sunt de tipul disc, cu două feţe

de etanşare, formate din garniturile 2 vulcanizate pe un corp metalic 1 pentru presiuni mici



118

(fig. 3.65, b) sau din garniturile detaşabile 2, întărite cu inserţii groase de pânză, care opresc

deformarea cauciucului, pentru presiuni mari (fig. 3.65, a). La pompele de noroi cu simplu

efect se utilizează fie pistoane de tip plunger, fie de tip disc, numai cu o faţă de etanşare.

Tija pistonului este confecţionată din oţel aliat, fiind călită sau cementată superficial

pentru a-i mări rezistenţa la abraziune. Pentru mărirea rezistenţei la coroziune se cromează

dur. Cutia de etanşare (presetupa) realizează etanşarea tijei prin garnituri de cauciuc presate

în corpul cutiei cu ajutorul unor bucşe de presare. Pentru a evita încălzirea tijei şi a reduce

frecările cuplului tijă-garnituri se face ungerea. Supapele sunt organele de dirijare a fluidului,

întrerupând periodic comunicaţia cilindrului cu colectoarele de aspiraţie şi de refulare (fig.

3.66). Pentru asigurarea interschimbabilităţii, supapele de aspiraţie şi refulare pentru acelaşi

tip de pompă sunt identice. Etanşarea dintre supapa 3 şi scaunul 2, fixat in corpul 1, se

realizează cu o garnitură de cauciuc 4, aşezată fie pe un scaun, fie pe talerul supapei. Prima

soluţie permite construcţia unei supape cu taler simplu, de greutate redusa, iar cea de a doua, o

operativitate mai mare la înlocuirea garniturii în caz de defectare. Închiderea supapei se

realizează gravitaţional şi cu ajutorul unui arc. Arcul mai are în plus şi rolul de a atenua

deschiderea bruscă a supapei.

Partea hidraulică a unei pompe de noroi este completată cu un acumulator hidraulic,



119

manometru şi supapă de siguranţă. Acumulatorul hidraulic (amortizorul de pulsaţii) este un

recipient metalic cilindric sau sferic cu rolul de a uniformiza debitul refulat de pompă prin

acumulări şi cedări de debit (de unde şi noţiunea de acumulator). Efectul acestor acumulări şi

cedări succesive este o uniformizare a debitului refulat, o micşorare (amortizare) a pulsaţiilor

debitului variabil (deci şi ale presiunii) creat de deplasarea pistoanelor cu viteze neuniforme,

cu condiţii favorabile în funcţionarea sistemului de circulaţie.

Amortizorul sferic de pulsaţii (fig. 3.67) constă dintr-un corp de oţel montat pe

conducta de refulare a pompei şi este prevăzut la partea superioară cu o pernă de aer sau azot,

la o presiune ridicată (circa 0,5 din presiunea de lucru) în scopul reducerii dimensiunilor sale.

Gazul este reţinut în amortizorul de refulare printr-o membrană de cauciuc 4.

Supapa de siguranţă (fig. 3.68), protejează, pompa împotriva suprasolicitărilor produse

de creşterea accidentală a presiunii, fiind montată pe colectorul de refulare. Dimensiunea

cuiului calibrat 3 care fixează pistonul 2 ce întrerupe trecerea fluidului prin conducta de sterp



120

este astfel stabilită încât la depăşirea presiunii admisibile pentru o anumită dimensiune a

pistonului pompei, forţa care ia naştere pe faţa pistonului 2, transmisă cuiului, să-l foarfece,

permiţând trecerea fluidului către habă.

Partea mecanică a pompei de noroi cuprinde organele de maşini care primesc mişcarea

de rotaţie de la grupul (intermediară) de antrenare, îi reduce viteza (prin pinionul 17 şi

coroană 16) şi o transformă în mişcare rectilinie-alternativă a pistoanelor (arborele cotit 12,

manivela 13, biela 14, capul de cruce 15 şi tija 8). Toate aceste organe sunt montate în carcasa

(frema) pompei, plasată şi ca pe o sanie 21 (v. fig. 3.63, a).

Arborele cotit are atâtea manetoane (manivele sau excentrice) câte pistoane are pompa

(două — pompa duplex; trei — pompa triplex). La pompele duplex, decalajul între manetoane

este de π/2, iar la cele cu trei pistoane, de 2 π/3 .

Pe arborele cotit este montată o coroană dinţată care, împreună cu pinionul ce se află pe

arborele 18, ce primeşte mişcarea de la transmisia 19—20, constituie reductorul de turaţie al

pompei.

Bielele sunt elementele care fac legătura între arborele cotit, prin ochiul mare, şi cu capul

de cruce, prin ochiul mic. Ochiurile bielelor sunt montate pe manivelă şi pe bolţul capului de

cruce prin intermediul unor rulmenţi.

Capetele de cruce fac legătura între biele şi pistoane prin intermediul tijei-prelungitor.

Ele culisează între două glisiere, montate pe frema pompei cu ajutorul a doua patine.

Carcasa (frema) este o construcţie sudată care leagă partea mecanică cu partea

hidraulică, constituind, totodată, baia de ulei.

Ungerea elementelor în mişcare (lagăre, capete de cruce, angrenaj) se face prin

presiunea creată de o pompa cu roţi dinţate. Există şi un circuit de ungere a tijelor pistoanelor

la contactul cu cutia de etanşare (din cauză că aici se produce contaminarea uleiului cu fluid

de foraj) separat de circuitul de ungere al elementelor prezentate anterior.

Cele mai răspândite tipuri de pompe de noroi au fost cele cu doi şi trei cilindri cu dublu

efect (duplex şi triplex cu dublu efect). În ultimul timp, pe lângă tipul duplex cu dublu efect,

este tot mai des folosit tipul triplex cu simplu efect, datorită avantajelor sale (eliminarea

problemelor legate de etanșarea piston-tije, uniformitatea debitului).

Simbolul pompei de noroi este format dintr-o cifră ce indică numărul de pistoane, un

grup de litere ce indică destinaţia pompei şi un grup de cifre ce reprezintă puterea de

acţionare, în cai putere (1 CP = 4,185 J) urmată de produsul: diametrul cămăşii maxime x

cursa pistonului în inci; de exemplu 2PN-1 600 8 x 15 3/4 (duplex cu dublu efect), 3PN-1600

7 1/2 x 10 1/4 (triplex cu simplu efect).



121

Debitul şi presiunea pompelor de noroi

Debitul şi presiunea corespunzătoare unui anumit diametru al pistonului reprezintă,

alături de puterea hidraulică, caracteristicile principale ale pompei de noroi.

Se observă (v. fig. 3.63, c) că la o cursă dublă, corespunzătoare unei rotaţii a arborelui

cotit, pistonul unei pompe cu dublu efect refulează cu ambele feţe un volum de fluid egal cu:

V1 = AS + (A – At) S = (2A – At) S,

în care:

4

2DA - reprezintă aria pistonului de diametru D,

4

2t

tdA

- reprezintă aria secțiunii transversale a pistonului,

S = 2r - reprezintă cursa pistonului.

Pompa duplex cu dublu efect (cu două pistoane) refulează la n rotații pe minut ale

arborelui cotit cu debit mediu teoretic egal cu:

nSdDnSAAnVQ ttt )24

22260

2 221

în care

n' - reprezintă numărul de rotații ale arborelui cotit efectuate într-o secundă (n' = n/60, n fiind dat

în rotații pe minut)

La pompa cu simplu efect se observă că refularea se produce doar pe o faţă a pistonului

(v. fig. 3.63, c), ceea ce înseamnă că relaţia pentru calculul volumului de fluid refulat la o

cursă dublă a pistonului este:

V1 = AS,

iar pompa triplex cu simplu efect va refula pentru n' rotaţii pe secundă ale arborelui cotit un debit

mediu teoretic egal cu:

nSDnASnVQt 21 4

3360

2

Din analiza relaţiilor de mai sus, rezultă că se poate realiza variaţia debitului de fluid de foraj

fie prin folosirea seturilor cămaşă-piston de diferite diametre cu păstrarea constantă a turaţiei

pompei, fie prin variaţia turaţiei pompei cu menţinerea constantă a diametrelor cămăşii şi

pistonului.

Dacă pompa realizează debitul Qt şi presiunea p, puterea hidraulică a pompei se

defineşte ca produsul:

th pQP ,



122

Trebuie avut în vedere aspectul că pentru obţinerea mărimilor p şi Qt este necesară o

putere la arborele de intrare în pompă mai mare decât Ph, deoarece au loc pierderi mecanice

prin frecare de la piston până la arborele de intrare. Pierderile mecanice de la acest arbore

până la piston sunt reflectate de randamentul mecanic ηm al pompei, pentru care se pot folosi

valorile ηm = 0,85 în cazul pompelor cu dublu efect şi ηm = 0,90 în în cazul pompelor cu

simplu efect.

Puterea de antrenare a pompei se determină cu relaţia:

m

ta

pQP

relaţie care permite determinarea valorii uneia din mărimi când se dau valorile celorlalte două.

APLICAŢII

1. Să se determine debitul mediu teoretic refulat de o pompă de noroi de tip 2 PN — 1600 —

8 x 15 3/4 cunoscând: diametrul maxim al cămăşii D = 203 mm (8 in); cursa pistonului S =

400 mm (15 3/4 in); diametrul tijei pistonului dt = 85 mm; turația arborelui cotit n = 55 curse

duble/min (rot/min).

Răspuns: Qt = 51,2 1/s.

2. Care este puterea hidraulică, a unei pompe triplex cu simplu efect ştiind: turaţia arborelui

cotit n = 155 rot/min, diametrul cămăşii (pistonului) D = 152,4 mm (6 in), cursa pistonului S

= 200 mm (8 in), presiunea de refulare p = 21,1 MPa = 211 bar?

Răspuns: Ph = 535 kW, cu rezultat intermediar Q = 30 1/s.

3. Pentru datele din problema, precedentă să se determine puterea necesară pentru antrenarea

pompei. Se va lua ηm = 0,9.

Răspuns: Pa = 705 kW.

Întreţinerea și exploatarea. Controlul periodic, supravegherea permanentă în timpul

funcţionării şi înlăturarea imediată a defecţiunilor contribuie la prevenirea accidentelor

tehnice ce pot apărea în timpul forajului datorită, defectării pompei de noroi. Pompa de noroi

de rezervă trebuie să fie în stare bună, pentru a putea fi pornită în caz de necesitate.

Piesele de mare uzură ale părţii hidraulice (pistoanele, cămăşile, tijele pistoanelor,

prelungitoarele, supapele, scaunele supapelor) trebuie înlocuite ori de câte ori se constată ca s-

au defectat. De asemenea, trebuie înlocuite toate garniturile defecte de la capace, supape,

cilindri şi cutia de etanşare.

Defectele pot fi puse în evidenţă prin:

a) control vizual, când se constată scurgeri de fluid de foraj pe la orice neetanşeitate, starea

tijei pistonului sau scăderi de presiune la manometrul ce indică presiunea de refulare;



123

b) control auditiv, prin care se constată funcţionarea supapelor, fixarea cămăşilor, strângerea

tijei pistonului în prelungitor.

Toate jocurile îmbinărilor tije-piston, tija pistonului-prelungitor şi chiar ale cămăşilor în

cilindri trebuie înlăturate fără amânare.

Scoaterea pistoanelor de pe tije, a cămăşii din cilindru sau a scaunului supapei este

permisă numai cu ajutorul extractoarelor manuale-hidraulice (fig. 3.69, a, b) sau

speciale.

Este recomandat ca atunci când se înlocuieşte pistonul să se controleze starea de uzura a

cămăşii, iar la uzură mare să se înlocuiască şi cămaşa.

Când pistoanele şi cămăşile se înlocuiesc cu altele de dimensiuni diferite, trebuie înlocuit

şi cuiul calibrat de la supapa de siguranţă cu unul corespunzător presiunii maxime admisibile

diametrului pistoanelor ce se montează,

Strângerea şuruburilor capacelor, demontate cu acest prilej, se face uniform şi progresiv,

urmărindu-se strângerea în cruce a fiecărei perechi de şuruburi, urmată în final de strângerea

controlată a fiecărui şurub la rând.

Orice remediere se execută numai după oprirea pompei de noroi şi scurgerea presiunii

din corpul sau colectorul pompei.

Înainte de a se trece la montare, după fiecare operaţie de remediere sau înlocuire, se

controlează dacă în corpul pompei nu au rămas diferite scule.

Partea mecanică a pompei de noroi este mai robustă, defecţiuni apărând mai rar.

Dacă se aud bătăi ale lanţului de transmisie în carcasă, se impune întinderea lanţului.

Zilnic se controlează nivelul şi presiunea uleiului. Când se constată scăderea nivelului,

se completează cu ulei de calitatea recomandată de constructor.



124

Dacă manometrul de ulei indică o presiune de ulei mai mică decât cea normala, se

verifică dacă nu există neetanşeități ale circuitului de ungere sau dacă pompa de ulei nu este

defectă. Periodic se efectuează gresările în locurile indicate conform instrucţiunilor de

exploatare. Zgomotele anormale la partea mecanica indica defecţiuni ale rulmenţilor arborilor,

ale angrenajului sau capului de cruce.

3.4.3.2. Alte elemente componente ale sistemului de circulaţie

Manifoldurile pompelor de aspiraţie şi refulare (fig. 3.70) sunt formate dintr-un

ansamblu de conducte şi armături care asigură:

aspiraţia de la oricare habă, beciul sondei sau din conducta de apa la pompele de

noroi;

refularea de la pompele de noroi la garnitura de foraj, habe sau prevenitorul de erupţie.

În plus, manifoldurile pompelor trebuie sa asigure cuplarea pompelor de noroi (în paralel

— pentru mărirea debitului fluidului de foraj refulat şi mai rar în scrie — pentru mărirea

presiunii de refulare), atunci când cerinţele forajului o impun.

Dimensiunile uzuale ale manifoldurilor sunt de 203,2 — 304,8 mm (8 — 12 in) pentru

aspiraţie şi 76,2—101,6 mm (3 — 4 in) pentru refulare.

Manifoldurile trebuie să fie simple şi să permită, montaje rapide şi uşoare, motive pentru

care se folosesc furtunuri din cauciuc armat între habe şi colectorul de aspiraţie al pompei şi

între pompe şi sistemul de legături numit grup de refulare a fluidului de foraj.

Furtunurile mai permit la montaj denivelări şi dezaxări între elementele manifoldurilor



125

şi, totodată, deplasarea pompelor pentru întinderea lanţurilor.

Utilizarea legăturilor rapide în locul flanşelor scurtează timpul de montare şi demontare

a manifoldurilor.

Încărcătorul face legătura între manifoldul de refulare şi capul hidraulic cu ajutorul

furtunului hidraulic (fig. 3.71).

El este constituit dintr-un tub metalic lung de

circa 20 m, terminat partea superioară cu un cot cu

flanşă. Încărcătorul se fixează la o fundaţie de beton şi

la montantul turlei (mastului).

Furtunul hidraulic (fig. 3.72) este un tub

flexibil alcătuit din mai multe straturi succesive de

cauciuc, pânză cauciucată şi armătură din sârmă de

oţel.

El permite legătura permanentă şi deci circulaţia

fluidului de foraj între încărcător şi capul hidraulic,

indiferent de poziţia acestuia din urmă.

La extremităţi, furtunul este prevăzut cu capete

cu ajutorul cărora se fixează la luleaua capului

hidraulic şi la încărcător. Prin strângerea şuruburilor 5

casetele 1 strâng penele dinţate 3, fixând furtunul 6 pe

porţiunea zimţată a ştuţului filetat 4. Cu protectorul 2

se protejează furtunul împotriva degradărilor prin lovire.

Constructiv, furtunul hidraulic se realizează cu diametre interioare (nominale) de 50,8 —

101,6 mm (2 — 4 in) şi pentru presiuni de 105 — 350 bar, din cauciuc rezistent la fluide

speciale (cu produse petroliere — S) sau la fluide normale (N).



126

3.4.3.3. Echipamente pentru prepararea, depozitarea, curăţirea şi condiţionarea

fluidului de foraj

Asigură prepararea rapidă, stocarea şi transvazarea pentru omogenizare, curăţirea de

detritus, degazeificarea şi tratarea acestuia pentru a îndeplini condiţiile cerute de procesul de

foraj.

Utilajele şi dispozitivele care asigură aceste operaţii sunt: pâlnia de amestec, habele de

depozitare, puştile de amestec, agitatoarele, sitele vibratoare, hidrocicloanele, pompele

centrifuge, jgheaburile şi degazeificatoarele.

Pâlnia de amestec (fig. 3.73) este un dispozitiv folosit pentru prepararea, tratarea şi

îngreuierea fluidului de foraj. Amestecarea apei sau a fluidului de foraj se datoreşte unui jet

creat în camera 4 de către duza 3 ce antrenează materialul pulverulent introdus pe la partea

superioară a pâlniei 1. Prin conducta 2 este pompat fluidul sub presiune, iar prin conducta 5

este evacuat amestecul în habă.

Există grupuri de preparare a fluidului de foraj separate, ce se pot racorda la habe. Ele

sunt constituite din pompe centrifuge, pâlnii pentru amestec, conducte şi alte elemente pentru

legături la aspiraţia şi refularea pompelor centrifuge, ansamblul fiind montat pe o sanie

comună pentru a fi transportat mai uşor.

Habele sunt rezervoare paralelipipedice deschise, montate pe sănii, prezentând diferenţe

constructive după destinaţia lor:

haba pentru sitele vibratoare este despărţită în doua compartimente, care servesc la

decantarea particulelor mai fine din fluidul cernut de site şi la alimentarea grupului de

hidrocicloane;

habele ele aspiraţie şi depozitare. sunt prevăzute cu puşti de amestec şi agitatoare.



127

Capacitatea unei habe este de 13 . . .70 m3, iar capacitatea tuturor habelor de depozitare

trebuie să fie de circa 75% din volumul sondei la adâncimea maximă sau circa 50% din

volumul coloanei intermediare.

Puşca de amestec hidraulică este un dispozitiv de agitare a fluidului de foraj a cărei

eficacitate depinde de viteza jetului de fluid refulat de pompa de noroi, creat la ieșirea din

duza ei. Pe o habă se montează două puști de amestec așezate paralel, funcțonând în direcții

opuse.

Agitatorul mecanic (fig. 3.74) este un utilaj care servește la omogenizarea fluidului de

foraj. Elementul de agitare a fluidului de foraj îl constituie o elice sau palete 2 prinse pe

arborele 1, antrenat de transmisia melc 4 – roată melcată 5. Prin intermediul carcasei 3,

agitatorul se montează pe habă, cu elementul de agitare la o înălţime de circa 50 — 100 mm

faţă de fundul habei. Agitatorul este antrenat de un motor electric.

Sita vibratoare (fig. 3.75) serveşte la curăţirea prin cernere a fluidului de foraj de

detritus. Sita propriu-zisă este prevăzută cu o plasă de sârma montată pe o ramă metalică 1,

susţinută de arcurile 2. Axul cu excentrice 3, antrenat de motorul electric 4, produce vibraţiile

sitei pe care cade fluidul de foraj ieşit din sonda, cernându-1 în acest fel. Fluidul de foraj trece

prin ochiurile sitei în cutia sitei şi, de aici, este dirijat prin jgheaburi în habe, pe când detri-

tusul alunecă pe sită şi cade alături de aceasta.

Sita vibratoare este prevăzută cu o instalaţie de spălare care asigură curăţirea plasei sitei.

Hidrocicloanele (fig. 3.76) sunt dispozitive de curăţire a fluidului de foraj, completând

curăţirea insuficientă, datorită fineţei particulelor, efectuată de sitele vibratoare. Prin

introducerea tangenţială a fluidului de foraj în corpul 1, datorită forţei centrifuge, particulele

de detritus fiind mai grele sunt proiectate pe pereţii corpului, de unde cad şi ies prin duza 2, în

timp ce fluidul de foraj capătă o mişcare ascendentă, fiind evacuat pe la partea superioară.

Presiunea de intrare a fluidului este creată de pompe centrifuge.



128

Jgheaburile sunt destinate dirijării fluidului de foraj de la sitele vibratoare la habele de

depozitare. Dimensiunea lor este astfel stabilită încât viteza fluidului de foraj să fie redusă,

pentru a permite depunerile particulelor foarte fine, prin decantare.

Degazeificatoarele sunt destinate extragerii gazelor cu care s-a contaminat fluidul în

timpul procesului de foraj. Fluidul de foraj gazeificat este aspirat in separatorul de gaze cu

ajutorul unei pompe de vid.

Datorită vacuumului produs, gazele sunt extrase şi eşapate in atmosferă de către pompa

de vid. Fluidul degazeificat este reintrodus în sistemul de circulaţie cu ajutorul unei pompe

centrifuge.

Măsurile de tehnică a securităţii muncii la exploatarea utilajului de circulaţie sunt

legate de:

funcţionarea la presiuni ridicate;

evitarea unor accidente datorate pieselor în mişcare;

evitarea accidentelor produse prin lovirea, alunecarea sau căderea personalului de

deservire;

evitarea accidentelor prin electrocutare.

Având în vedere faptul că toată partea de refulare a utilajului de circulaţie lucrează la

presiuni înalte, se iau următoarele măsuri:

toate conductele de refulare a fluidului de foraj sub presiune (conductele de împingere

la sondă, sterpurile, încărcătorul) trebuie să fie bine ancorate;

puştile de amestec trebuie să fie astfel construite şi montate, încât la trecerea fluidului



129

prin ele să nu se rotească datorită presiunii;

atât pompele, cât şi anexele trebuie sa fie prevăzute cu toate aparatele de control şi

siguranţă necesare: manometre (montate pe colectoarele de refulare ale pompelor, la

încărcător şi la panoul sondorului-şef) şi supape de siguranţă, echipate cu cuie marcate

pentru presiunea respectivă şi prevăzute cu conducte de scurgere de 101,6 mm (4 in)

bine ancorate;

probarea părţilor de lichid ale pompelor la o presiune de 1,5 ori mai mare decât

presiunea maximă de lucru, la recepţia instalaţiei sau a unei pompe noi ori reparate;

capacele şi flanşele de îmbinare trebuie să fie prevăzute cu toate şuruburile; în caz de

neetanşeitate, strângerea acestora trebuie efectuată în cruce, revenind de mai multe ori

la fiecare pereche de şuruburi;

ancorarea corectă a furtunului de noroi (cu lanţuri la capete si cu mărgele de cablu pe

toată lungimea).

Pentru evitarea accidentelor din cauza pieselor în mişcare, toate acestea vor fi prevăzute

cu apărători de protecţie, bine fixate. Capacele de vizitare ale pompelor trebuie să fie bine

strânse în şuruburi.

În scopul evitării accidentelor provocate prin lovirea, alunecarea sau căderea

muncitorilor, toate spaţiile de lucru din jurul pompelor, conductelor şi habelor trebuie

menţinute curate şi accesibile, fără a se lăsa scule sau materiale împrăştiate la terminarea unei

reparaţii. În jurul pompelor trebuie să existe o platformă din beton cu posibilităţi de scurgere

(construită în pantă, cu canale de scurgere).

În timpul lucrului la pâlnia de amestec, precum şi în timpul preparării reactivilor de

tratare a fluidului (în special a celor caustici), personalul operativ este obligat să poarte

echipamentul minimal de protecţie (ochelari, mănuşi şi şorţuri de cauciuc).

Pentru a se evita accidentele tehnice sau umane, provocate de o manipularea greşită a

robinetelor manifoldului, se recomandă să se pornească pompele cu robinetele de la sterp

deschise, iar în timpul închiderii lor să se urmărească atent presiunea de pe linia de împingere.

3.4.4. Instalația de prevenire a erupțiilor

Este posibil ca, în timpul forajului, sapa să deschidă formaţiuni care conţin fluide (gaze,

ţiţei, apă sărată) cu presiuni de strat mai mari decât contrapresiunea exercitată de coloana de

fluid de foraj din sondă, în acest caz, fluidele din strat trec în gaura de sondă împingând spre

suprafaţă fluidul de foraj, lucru ce poate fi observat datorită faptului că volumul fluidului de

foraj ce iese din sondă este mai mare decât cel pompat prin prăjini. În acest caz se spune că



130

sonda debitează sau manifestă. Oprind pompa se constată că fluidul continuă să curgă din

sondă, iar nivelul fluidului din batal creşte. Manifestarea este lentă la început şi, dacă nu este

observată şi nu sunt luate măsurile necesare de combatere, devine violentă, fluidele fiind

aruncate din sondă. Se spune că sonda este scăpată, iar manifestarea s-a transformat în erupţie

liberă. Erupţia liberă este un accident grav, necesită operaţii complicate pentru oprire şi

provoacă pagube mari, putând compromite o întreagă exploatare petroliferă.

Pentru a preveni o erupţie liberă, orice sondă în foraj trebuie să aibă la gură o instalaţie

de prevenire a erupţiei. Aceasta are rolul de a închide etanş şi sigur gura puţului; în felul

acesta erupţia este captată urmând apoi operaţiile de anihilare a debitării fluidelor din strat în

sondă, adică de omorâre a sondei.

O instalaţie completă de prevenire (fig. 3.77) este formală în general din:

un prevenitor de erupţie cu dispozitiv de etanşare vertical 1, care închide spaţiul dintre

coloana de burlane şi garnitura de prăjini;

unul, două său trei prevenitoare (depinde de tipul prevenitoarelor) cu dispozitive de

etanşare orizontale 2, care închid spaţiul inelar când garnitura este în sondă şi cu

dispozitive de etanşare orizontale 3, care închid total sonda, când garnitura dc foraj

este extrasă din sondă;

manifoldul instalaţiei de prevenire 4 care asigură scurgerea controlată a fluidului din

spaţiul inelar şi circulaţia inversă;

instalaţia de comandă pentru acţionarea dispozitivelor de închidere şi deschidere ale

prevenitoarelor.



131

3.4.4.1. Prevenitoare de erupție

În mod curent, prevenitoarele de erupţie se pot clasifica după mai multe criterii şi

anume:

după direcţia de deplasare a bacurilor, în: orizontale şi verticale;

după modul de acţionare a bacurilor, în: prevenitoare cu acţionare manuală, cu

acţionare mecanică, cu acţionare hidraulică şi cu acţionare combinată;

după :modul de fixare, în: prevenitoare staţionare şi rotative.

Prevenitoare verticale

Prevenitoarele verticale sunt de doua tipuri: tip A şi tip VH. Sunt folosite ca prevenitoare

auxiliare, dar nu pot lipsi din instalaţie, montându-se deasupra grupului de prevenitoare

orizontale.

Prevenitorul vertical tip A (cu conus) realizează etanşarea numai pe prăjini şi este

destinat să lucreze la presiuni mai mici (140 bar). Se compune (fig. 3.78) dintr-un corp sau

casetă de oţel 1 şi conusul 2 care se introduce în interiorul casetei atunci când sonda

manifestă, îmbrăcând prăjinile. Corpul este prevăzut lateral cu două braţe de legătură la

coloană 3, 4 prin care circulă în mod normal fluidul de foraj. La partea superioară, corpul este

prevăzut cu filet exterior 5 în care se înşurubează piuliţa 6 care ţine fixat conusul, iar în partea

inferioară se termină cu flanşa 7 pentru fixarea de prevenitoarele orizontale. Conusul de

etanşare este alcătuit dintr-un manşon de cauciuc 8, fixat între două inele din oţel. Acest

ansamblu este secţionat vertical, cele două jumătăţi fiind articulate între ele şi având un zăvor

pentru închidere. În inelul superior de oţel sunt montate patru sectoare de blocare a conusului

in casetă. Atunci când sonda manifestă, sondorul-șef procedează în felul următor: ridică



132

prăjina de antrenare deasupra mesei îndepărtând pătrații mici ai mesei rotative, oprește

pompa, închide sertarele prevenitorului orizontal pe prăjini, scoate pătrații mari din masa

rotativă și introduce conusul în corpul prevenitorului. În timpul forajului, la gura sondei se

află montat corpul prevenitorului având înșurubată la partea superioară, dar nu strânsă, piulița.

Conusul se află pe podul sondei, de unde se ridică cu ajutorul cârligului mosorului, se

montează pe corpul primei prăjini de foraj, se închide zăvorul conusului și se coboară ușor

garnitura astfel încât conusul să intre în casetă. Se lasă greutatea de prăjini pe conus,

manșonul de cauciuc 8 expandează lateral etanșând spațiul inelar; se strânge piulița 6,

conusul fiind blocat în această poziţie prin cele patru sectoare din inelul superior, menţinîndu-

1 în poziţie presată. Pentru demontare, sc lasă greutatea pe conus, se deşurubează piuliţa de

diametru mare 6 şi apoi se extrage conusul din casetă.

Prevenitorul tip VH (fig. 3.79) cu bac inelar cu acţionare hidraulică realizează atât

închiderea pe ţevi de diferite forme şi diametre, cât şi închiderea totală cu ajutorul unei

singure garnituri inelare de cauciuc 2 montată în corpul 1.

Corpul este din oţel turnat, prevăzut la partea inferioară cu o flanşă pentru a se prinde de

prevenitoarele orizontale. În corpul său lucrează pistonul 3, acţionat hidraulic. Pentru

închidere se introduce lichid sub presiune prin orificiul 4 şi, în acest caz, pistonul se ridica şi



133

comprimă manşonul de cauciuc 2, realizând etanșarea. Pentru deschidere, se degajează

presiunea de sub piston și se introduce și se introduce lichid sub presiune prin orificiul

superior 5, deasupra pistonului.

Prevenitoare orizontale

Prevenitoarele orizontale sunt destinate pentru sondele în foraj sau în reparaţii şi pot fi

acţionate manual, mecanic sau hidraulic.

Prevenitoarele tip B1 şi B2 care sunt construite pentru presiuni de 140 şi 210 bar se

montează la gura sondelor cu adâncime mai mica şi sunt acţionate manual, prin intermediul

unor tije.

Prevenitorul tip B1 este un prevenitor simplu, format dintr-un corp din oţel turnat, în

interiorul căruia lucrează o singură pereche de sertare plane din oţel la care se pot adapta

bacuri din cauciuc fie pentru închidere pe prăjini, fie pentru închidere totală.

Aceste prevenitoare se utilizează totdeauna perechi: unul echipat cu bacuri pentru

închidere parţială — pe prăjini —, în partea superioară, şi altul cu bacuri pentru închidere

totală, în partea inferioară, legate între ele printr-un mosor cu şuruburi.

Principiul de funcţionare şi modul de acţionare sunt aceleaşi ca la tipul B1.

Prevenitorul tip B2 (fig. 3.80) are un singur corp 1 cu două compartimente; în cel

superior lucrează sertarele pentru închidere pe prăjini 2, iar în cel inferior, sertarele pentru

închidere totală 3. Este deci un prevenitor dublu, la care lipseşte mosorul de legătură dintre

cele două prevenitoare, fiind mai compact şi necesitând înălţime de montare mai mică.

Deplasarea sertarelor pentru deschiderea sau închiderea prevenitorului este dirijată de

două tije de manevră (două tije 4 pentru compartimentul superior şi doua tije 6 pentru cel

inferior) ce au filet jumătate spre stângă, jumătate spre dreapta. Ambele tije se rotesc simultan

şi în acelaşi sens datorită unei transmisii cu lanţ şi roţi dinţate 6. Manevra se face de la

distanţă, prin intermediul unei tije 5, cu lungimea de 6—8 m, sprijinită pe suporturi sigure,

prevăzute la capăt cu o roată de manevră. Partea inferioară a sertarelor alunecă pe nişte

nervuri înguste şi înalte asigurând o suprafaţă de sprijin mărită şi o deplasare lină a sertarelor.

Bacurile 2 utilizate pentru prevenitorul cu închidere pe prăjini trebuie să corespundă diametrului

prăjinilor folosite. Când diametrul prăjinilor de foraj se schimbă, trebuie înlocuite



134

şi bacurile prevenitorului cu altele de dimensiuni corespunzătoare.

Prevenitorul tip DF este format dintr-un corp turnat din oţel aliat care are în interior două

rânduri de sertare ca şi prevenitorul tip B2. Bacurile sunt acţionate în ambele sensuri de

servomotoare hidraulice cu piston (fig. 3.81). Închiderea şi blocarea se pot face însă şi

manual, de la distanţă, prin intermediul unor tije 6. Deschiderea prevenitorului nu se poate

face decât hidraulic, după ce, în prealabil, s-a deblocat sistemul manual.



135

Servomotoarele hidraulice sunt montate în cele două compartimente ale corpului

prevenitorului. Principiul de funcționare este următorul: sertarele cu bacuri de etanșare 1 sunt

deplasate prin intermediul tijelor de către pistoanele 2 ale servomotoarelor 3. Pistoanele 2 sunt

acționate de către lichidul sub presiune introdus prin conducta 4, de admisie, pentru

inchiderea prevenitorului, sau prin conducta 5, pentru deschiderea acestuia.

Corpul prevenitorului este prevăzut atât în partea superioară (Fig. 3.82), cât şi în partea

inferioară cu flanşe din corp pentru şuruburi prezoane, iar pe feţele frontale sunt prevăzute

ferestre de acces cu capace ce se pot rabate în balamale. Prin aceste ferestre se pot schimba

uşor şi rapid bacurile de etanşară care sunt prevăzute cu garnituri din cauciuc cu suprafaţa

frontală în forma de U. Bacurile sunt cu autoetanşare, adică, presiunea din sondă, în caz de

erupţie, poate fi dirijată în spatele bacurilor, realizând o etanşare mai bună.

Prevenitorul tip T este asemănător cu prevenitorul DF, cu deosebirea că într-un singur

corp turnat din oţel aliat are trei compartimente în care sunt montate dispozitivele de

închidere. Sertarele superioare şi inferioare sunt echipate cu bacuri pentru închidere pe prăjini,

iar cele din mijloc, cu bacuri pentru închidere totală. Este acţionat tot hidraulic, principiul de



136

funcţionare şi acţionare fiind acelaşi ca la prevenitorul tip DF.

Toate tipurile de prevenitoare descrise mai sus sunt prevenitoare staţionare.

Prevenitoare rotative

Prevenitoarele rotative tip R sunt prevenitoare verticale speciale care permit atât

manevrarea garniturii de foraj, cât şi rotirea sa. Bacul inelar din cauciuc armat, care este

acţionat la închidere de presiunea din sondă, se roteşte o dată cu garnitura de foraj.

Prevenitorul rotativ se montează deasupra prevenitorului orizontal cu sertare, prin intermediul

flanşei inferioare cu şuruburi prezoane.

3.4.4.2. Manifoldul instalației de prevenire

Manifoldul instalaţiei de prevenire, numit şi manifold de erupţie, este format dintr-un

ansamblu de robinete, un mosor de racordare, două duze reglabile, o cruce de erupţie cu

robinet de scurgere a presiunii şi cu manometru.

Se fabrică în trei tipuri (fig. 3.83):

tipul „standard" format din nouă robinete, două duze reglabile, o cruce de erupţie,

conducte, teuri, ştuţuri;

tipul „special" având în plus, faţă de tipul standard, un colector de destindere şi

distribuţie situat după ieşirea de la duzele reglabile. Armăturile sunt fixate pe o sanie

metalică, ceea ce permite transportul în stare montată;

tipul „super" — echipat cu două racorduri cu duze reglabile manuale, unul sau două

racorduri cu duze reglabile automate acţionate hidraulic, racorduri de scurgere directă, de

omorâre şi control, colector de distribuţie şi destindere, montate pe sanie.

Toate elementele se asamblează prin flanșe și șuruburi cu piulițe, etanșarea realizându-se prin

inele metalice ce se strâng în șanțurile flanșelor. Robinetul de pe derivație este echipat cu tijă

și roată de manevră pentru a putea fi închis de la distanță în caz de nevoie.



137

Indiferent de tipul constructiv de manifold, el trebuie:

să asigure circulația liberă a fluidului de foraj, atunci când se forează, prin derivația ce

se montează la ieșirea laterală a prevenitorului vertical;

să permită umplerea puțului atunci când se extrage garnitura de foraj, printr-o

conductă de încărcare montată la robinetul de la flanșa dublă din partea inferioară a

instalației de prevenire (tot prin această conductă se face și omorârea sondei prin

lubricare);

să permită măsurarea presiunii din coloană și ieșirea controlată a fluidului de foraj de

la puț prin crucea de 76,2 mm (3 in) și prin duzele reglabile.

3.4.4.3. Instalații de acționare și comandă a prevenitoarelor de erupție cu acționare

hidraulică

Dacă prevenitoarele montate la gura sondei sunt de tipul B1 sau B2, sertarele cu bacuri

sunt acţionate prin intermediul unor tije lungi, manevrate prin intermediul unei roţi. În spatele

roţii de manevră se montează un paravan de scânduri pentru protecţia celui ce operează în caz

de erupţie. Pe paravan se trece cu vopsea sensul de închidere, numărul de ture şi ce prevenitor

acţionează.

Dacă prevenitoarele sunt dc tip DF sau T, comanda hidraulică se realizează prin: grupul

de presiune, pupitre de comandă — principal şi auxiliar — şi elemente articulate de montaj.

Grupul de presiune (fig. 3.84) este destinat producerii, acumulării şi distribuţiei energiei

hidraulice în vederea acţionării independente a dispozitivelor de închidere de la instalaţiile de

prevenire. Este montat într-o baracă la 30 — 40 m de sonda şi este format din:

pompa duplex cu pistoane plonjor 1 antrenată de un motor electric 2 ce aspiră lichid

din rezervorul paralelipipedic 3 şi îl împinge sub presiune în acumulatorul

hidropneumatic sferic cu plutitor 4, de unde fluidul poate fi refulat printr-o conductă



138

pentru utilizare. Pompa intră automat în funcţiune când presiunea în acumulator a

scăzut la 100 bar şi se opreşte când presiunea a atins 140 bar (motorul este comandat

de un manometru de contact electric);

un acumulator hidropneumatic 4, de formă sferică, despărţit în două compartimente

printr-o membrană de cauciuc. În compartimentul superior se află azot sau aer

comprimat, iar în cel inferior se pompează lichidul (ulei mineral cu viscozitate mică)

până ce presiunea ajunge la 140 bar. La nevoie, prin destinderea pernei de azot, uleiul

din acumulator este refulat, asigurând închiderea sau deschiderea prevenitoarelor de

erupţie şi a dispozitivelor hidraulice;

un rezervor de lichid în care se recuperează uleiul folosit pentru acţionarea

prevenitoarelor;

aparatura de control şi siguranţă.

Pupitrele de comandă sunt două la număr, unul principal sau direct şi altul auxiliar sau

pilot.

Pupitrul principal este montat în aceeaşi baracă cu grupul de presiune şi asigură

distribuţia directă a uleiului de acţionare în camerele de închidere şi deschidere, fiind echipat

pentru acest lucru cu distribuitoare cu patru căi acţionate atât manual, cât şi hidraulic,

pneumatic sau electrohidraulic, prin servomotoare.

Pupitrul auxiliar este montat pe o structură metalică lingă postul sondorului şef şi este

prevăzut cu un distribuitor dublu care permite să se comande — prin servomotorul pupitrului

principal — închiderea sau deschiderea prevenitoarelor de la gura puţului. Între prevenitoare,

pupitrele de comandă şi grupul de presiune sunt montate conducte articulate de legătură.

Volumul acumulatorului şi mărimea presiunii de lucru sunt astfel calculate încât grupul

de presiune — la 140 har — poate asigura comanda a doua închideri şi o deschidere a unuia

din prevenitoare, fără ca pompa duplex să intre în funcţiune. Durata unei operaţii de închidere

şi deschidere este cuprinsă între 3 şi 8 s.

Tipuri de instalații de prevenire

Instalaţiile de prevenire a erupţiilor fabricate la sunt de următoarele tipuri: IP1; IP2; HDF

şi HT.

O instalaţie se notează prin simbolul ei, prin numărul de prevenitoare, diametrul secţiunii

de trecere şi presiunea maximă de lucru. De exemplu: IP1 - 6 x 210 înseamnă instalaţie de

prevenire care are un singur prevenitor cu acţionare mecanică, deci tip B2 cu diametrul

secţiunii de trecere de 6 in (152,4 mm) şi presiunea de 210 bar.

Instalaţia de prevenire tip IP1 este formată dintr-un prevenitor tip B2, un prevenitor tip



139

A montat deasupra prevenitorului orizontal şi o flanşa dublă în partea inferioară pentru a se

fixa pe flanşa ultimei coloane tubate. Manifoldul de erupţie este de tip „standard" şi are patru

racorduri: pentru scurgerea prin duzele reglabile, pentru circulaţie inversa şi controlul

presiunii, pentru circulaţia normală a fluidului în timpul forajului.

Se fabrica în următoarele tipodimensiuni IP1 — 6 x 210; IP1 — 8 x 210; IP1 — 18 x140

(are în componenţă numai prevenitor tip A).

Instalaţia şi prevenire tip IP2 (v. fig. 3.77) este compusă din două prevenitoare tip B1

asamblate între ele printr-o flanşă dublă şi un prevenitor tip A, montat în partea superioară.

Prevenitorul B1, inferior, echipat cu bacuri de total, se montează pe flanşa coloanei prin

intermediul unei flanşe duble care are montate racordurile de circulaţie inversă şi control al

presiunii din coloană. La ambele tipuri de instalaţii prevenitoarele sunt acţionate de la

distanţă, prin intermediul unor tije. Manifoldul de erupţie este tot tip „standard". Se fabrică în

următoarele tipodimensiuni: IP2 — 12 x 210 şi IP2 — 16 x HO.

Instalaţia de prevenire tip HDF este compusă dintr-un prevenitor vertical de tip VH,

un prevenitor orizontal dublu de tip DF, cu acţionare hidraulică, un manifold de erupţie de tip

„standard" sau „special", o flanşa dublă în partea inferioară pentru a se monta la flanşa

coloanei şi o instalaţie de comandă hidraulică a prevenitoarelor.

Se fabrică într-o gamă largă de tipodimensiuni cuprinse între 179 mm (7 1/16 in) şi 527

mm (20 in) şi pentru presiuni de 140; 210; 250; 700 şi 1 050 bar.

Instalaţia de prevenire tip HT este formată din aceleaşi clemente ca şi instalaţia HDF,

numai că în locul prevenitorului orizontal DF se afla montat unul tip T. Manifoldul de erupţie

este de tip: „special" având colector de destindere (fig. 3.85). În cazul în care se racordează la

grupul de presiune un al doilea acumulator hidropneumatic, capacitatea de înmagazinare a

energiei hidraulice se dublează. Se fabrică în aceeaşi gama ca şi cele DF.



140

În figura 3.86 este redata schema unei instalații moderne de prevenire a erupțiilor:

3.4.4.4. Ansambluri de echipamente de prevenire a erupțiilor

În cazul unei erupţii, după închiderea prevenitoarelor apare pericolul ca erupţia să se

producă prin prăjini. În scopul împiedicării acestui lucru se folosesc: robinetul de

contrapresiune, caneaua de siguranţă sau robinetul de presiune.

Robinetul de contrapresiune se intercalează în garnitura de prăjini în racordul special,

prin înşurubare. Permite circulaţia fluidelor într-un singur sens, şi anume de sus în jos. Are

dezavantajul că nu asigura întotdeauna o etanşeitate perfectă.

Caneaua de siguranţă se montează între capul hidraulic şi prăjina de antrenare. Este un

robinet cu cep cilindric care, rotit cu 90°, închide robinetul.

Robinetul de presiune se montează între furtun şi luleaua capului hidraulic. Poate fi

utilizat atunci când rezistă garniturile de la ţeava de spălare a capului hidraulic.

3.4.4.5. Montarea, întreținerea și exploatarea instalațiilor de prevenire a erupțiilor

Montarea. În întreprinderea constructoare sau în atelierele mecanice, după reparaţii, se

fac probele de presiune interioară pentru fiecare tip de instalaţie de prevenire. După

asamblarea completă a prevenitoarelor, în întreprindere, acestea se transportă cu multă grija la

sondă în vederea montării lor. Separat sunt transportate şi restul elementelor componente ale

instalaţiei (manifoldul de erupţie, flanşa dublă). La sondă se înlătură masa rotativă şi, cu

ajutorul sistemului macara-cârlig, se montează la gura puţului.

Pentru ca operaţia să fie reuşită trebuie curăţate bine toate flanşele, trebuie controlate cu



141

deosebită atenţie inelele şi şanţurile de etanşare pentru ca acestea să nu prezinte lovituri sau

deformaţii. Şuruburile trebuie strânse treptat, alternativ, şi numai în cruce.

Se controlează dacă bacurile sunt pentru dimensiunea prăjinilor cu care se lucrează la

puţ. Se centrează perfect pentru a evita bătăile prăjinii de antrenare în prevenitor şi apoi se

ancorează cu ajutorul tiranţilor de fundaţie pentru a evita trepidaţiile şi vibraţiile din instalaţia

de foraj. Manifoldul de erupţie şi derivaţia trebuie montate pe suporturi metalice fixate în

beton, iar crucea manifoldului trebuie montată în plan vertical, cu manometrul astfel aşezat

încit să fie uşor de citit. Roţile de manevră trebuie scoase în afara substructurii instalaţiei de

foraj pentru o intervenţie sigură şi rapidă, având tăbliţe indicatoare cu sensul şi numărul de

rotaţii pentru închiderea completa a acestora.

Toate conductele şi piesele de legătură trebuie bine curăţate în interior, spălate cu

motorină şi suflate cu aer comprimat.

După montare, se verifică dacă fiecare prevenitor funcţionează uşor şi sigur şi se face

proba la presiune interioară, la valoarea indicată de întreprinderea constructoare.

Tipul de instalaţie ce urmează a fi montat la o sondă se alege ţinând seama ca înălţimea

totală a instalaţiei să fie ceva mai mică decât distanţa de la flanşa coloanei la masa rotativă,

distanţă care este in funcţie de înălţimea substructurii turlei.

Baraca în care se montează grupul de presiune se leagă la pământ.

Întreţinerea şi exploatarea. Pentru ca instalaţia de prevenire să asigure o închidere

rapidă şi sigură în caz de manifestare a sondei, ea trebuie întreţinută tot timpul în stare de

lucru. Pentru aceasta se execută operaţii curente de întreţinere ca:

se protejează conusul împotriva murdăririi, suspendându-se prin intermediul a două

restee cu ochi de cablu; articulaţia, închizătoarea şi cele patru sectoare de blocare

trebuie unse periodic. Se verifică dacă diametrul conusului este corespunzător

garniturii de foraj folosite;

se controlează garnitura prevenitorului tip VH şi, în cazul când prezintă uzura, se

înlocuieşte. Pentru aceasta se deşurubează capacul de la partea superioară a

prevenitorului, se scoate garnitura şi se înlocuieşte cu alta nouă. Se controlează

distribuitoarele de la pupitrele de comandă pentru comanda hidraulică a instalaţiei şi

se verifică etanşeitatea conductelor de legătură pentru menţinerea presiunii între 100 şi

140 bar;

la prevenitoarele orizontale se face săptămânal proba de închidere a bacurilor prin

acţionare manuală. Roata trebuie manevrată de un singur operator, sertarele

deplasându-se uşor şi continuu;



142

proba de acţionare hidraulică a bacurilor se face o dată pe schimb de la pupitrul

auxiliar de comandă, o dată la 48 de ore de la grupul de presiune şi o dată la 48 de ore

de la pupitrul auxiliar şi cel principal, când prăjinile sunt extrase din puţ. În timpul

acestor probe se verifică durata de închidere a bacurilor şi de oprire a pompei după

refacerea presiunii din acumulatorul hidropneumatic.

Dacă se schimbă diametrul prăjinilor, în mod obligatoriu se vor schimba şi bacurile

sertarelor de închidere pe prăjini.

Se verifică o dată pe schimb nivelul de ulei din rezervorul grupului de presiune şi lunar

presiunea azotului din acumulatorul hidro pneumatic (60 bar).

Completarea presiunii de acţionare a acumulatorului se realizează numai cu azot,

utilizarea aerului comprimat sau a oxigenului fiind interzisă. Fluidul de acţionare de la

comanda hidraulică se schimbă o dată la şase luni şi, înainte de introducere, fluidul va fi

filtrat.

După schimbarea bacurilor se efectuează proba de etanşare a închiderii lor, la presiunea

de lucru, timp de 15 min, neadmiţându-se scurgeri.

Proba periodică de funcţionare constă în închiderea sertarelor prin acţionare manuală şi apoi

deschiderea-închiderea lor prin acţionare hidraulică. Sertarele trebuie să se deplaseze

continuu, fără înţepeniri, şi să se deschidă-închidă în maximum 8 s.

La o sondă în foraj, în afară de instalaţia completă de prevenire trebuie să existe şi un cap

de circulaţie, prevăzut cu robinet de mare presiune şi cu ştuţ sau flanşă pentru legătura la

furtun sau la agregatul de pompare.

După echiparea gurii puţului, după verificarea şi probarea instalaţiei de prevenire se

întocmeşte un proces-verbal de constatare pe baza căruia se poate relua forajul.



143

CAP IV. GARNITURA DE FORAJ

4.1. Rolul garniturii de foraj

Garnitura de foraj, alcătuită dintr-un ansamblu de tuburi metalice îmbinate între ele

prin filet, constituie elementul de bază pentru transmiterea, energiei la talpă în scopul

dislocării rocii. Face legătura între instalaţia de suprafaţă, respectiv capul hidraulic, şi

instrumentul pentru dislocarea rocii — sapa sau freza. Garnitura de foraj poate fi asemănată

cu un arbore de transmisie vertical, cu lungimea foarte mare, aproximativ egală cu adâncimea

sondei, care se roteşte în gaura de sondă.

Garnitura de foraj permite introducerea şi extragerea turbinei, a carotierei sau a unor

scule sau aparate de instrumentat şi, în acelaşi timp, conduce la talpă fluidul de foraj necesar

săpării. Ea serveşte la realizarea şi reglarea apăsării pe instrumentul de dislocat în timpul

forajului.

4.2. Componența garniturii de foraj

Elementele ce iau parte la transmiterea puterii de la suprafaţă la talpă şi care compun

garnitura de foraj sunt:

prăjina de antrenare;

prăjinile de foraj;

prăjinile grele;

prăjinile intermediare;

reducţiile;

amortizoarele de vibrații;

dispozitivele de centrare şi stabilizare a prăjinilor grele.



144

4.2.1. Prăjina de antrenare

Prăjina de antrenare face legătura dintre fusul capului hidraulic şi prăjinile de foraj. În

cazul forajului rotativ cu masa, are rolul de a transmite mişcarea de rotaţie de la masa la

garnitură, iar în cazul forajului cu turbina, de a bloca garnitura la suprafaţă. Pentru forajul

normal se execută două tipuri de prăjini de antrenare: pătrate şi hexagonale (Fig. 4.2).



145

Se recomandă utilizarea celor hexagonale deoarece au o secţiune la interior mai mare

decât cele pătrate şi, în acelaşi timp, prezintă o uzură mai mică la exterior (au şase feţe de

contact, respectiv şase muchii în loc de patru). Schema de principiu a antrenării unei prăjini

hexagonale prin intermediul pătraților mesei rotative este redat în figura 4.2 bis:

Se execută, în general, prin forjare din bare de oţel masive, cu caracteristici mecanice

superioare (40 CrNi 12) pentru a rezista la eforturile mari ce apar în timpul lucrului (tracţiune

şi torsiune). Sunt prevăzute la capete cu filet pentru îmbinare (în partea superioară filet stânga,

pentru a nu se deşuruba de la capul hidraulic), iar lungimea părţii profilate (de antrenare) este

mai mare decât lungimea unei prăjini de foraj pentru a permite adăugarea bucăţii de avans.

Această lungime utilă este cuprinsă intre 11,250 şi 15,50 m, iar lungimea totală variază între

12,190 şi 16,460 m.

Prăjinile de antrenare confecţionate prin laminare sunt echipate la capete cu racorduri

speciale înşurubate, pe când la cele forjate filetul este tăiat direct din corpul prăjinii.

4.2.2. Prăjinile de foraj

Formează cea mai mare parte a garniturii de foraj. Au rolul de a transmite atât puterea

mecanică preluată, prin intermediul prăjinii de antrenare, de la masa rotativă, cât şi puterea

hidraulică dată de pompele instalaţiei de foraj.



146

Sunt tuburi cilindrice confecţionate prin laminare din oţel carbon cu mangan, în

lungimi cuprinse între 5,50 şi 13,70 m, mai utilizate fiind cele cu lungimea de circa 9 m şi cu

următoarele diametre nominale (diametrul exterior): 60; 73, 89; 102; 114; 127; 140; 141; 168

mm (2 3/8; 2 7/8; 3 1/2; 4; 4 1/2; 5; 5 1/2; 5 9/16 şi 6 5/8 in). Pentru o aceeaşi dimensiune

nominală, prăjinile se fabrica cu două până la cinci grosimi de perete, grosimi ce pot fi

cuprinse între 7 şi 11,4 mm. După luminare, capetele prăjinii sunt îngroşate pentru a mări

rezistenţa în această zonă de îmbinare. După felul execuţiei îngroşării la capete, prăjinile pot

fi de trei tipuri:

cu îngroşare interioară, necesitând presiuni la pompe mai mari datorită strangulării

fluidului de foraj la capetele prăjinilor, dar sunt uşor de uzinat;

cu îngroşare exterioară, având diametrul interior uniform, deci căderi de presiune mai

mici;

cu îngroşare atât in interior, cât şi in exterior, îmbinate prin racorduri speciale ce pot fi

înfiletate sau sudate la capetele prăjinilor.

Prăjinile cu racorduri înfiletate sunt uzinate la ambele capete cu cep normal, cu filet

exterior mărunt (pasul de 3,175 mm), cu profil triunghiular cu vârfurile şi fundurile rotunjite,

unghiul la vârf de 60°, cu conicitate mică (1: 16) şi axa filetului normală pe axa prăjinii (fig.

4.3).

Prăjinile cu racorduri sudate sunt tăiate la capete plan şi cu ajutorul sudurii electrice prin

contact şi presiune se fixează racordul special.



147

Un racord special (fig. 4.4) se compune din două piese: un cep special 3 fixat la capătul

inferior al prăjinii şi o mufă specială 4 montată la capătul superior al acesteia. Atât mufa

specială, cât şi cepul special au filet cu pasul mare 5 (filet special) pentru ca înşurubarea-

deşurubarea prăjinilor să se facă mai repede, eliminându-se pericolul de gripare a filetelor sau

de încălecare a spirelor. Sunt confecţionate din oţel aliat cu crom şi nichel, deci prezintă şi o

rezistenţă mărită la uzare.

Caracteristicile filetului special: pasul mare (6,35 mm sau 6,08 mm), profilul triunghiular

cu vârfurile teşite şi fundurile rotunjite, cu unghiul da vârf de 60°, cu conicitate mare (1:4 sau

1:6), iar axa profilului este normala pe axa racordului. Există două tipuri de racorduri:

racord special cu trecere normala, tip N (fig. 4.5), pentru diametre de 60,3; 73,0; 88,9;

114,3; 139,7; 168,3 mm (2 3/8; 2 7/8; 3 1/2: 4 1/2: 5 1/2 şi 6 5/8 în);

racord special cu trecere largă, tip L, pentru diametre de 88,9; 101,6; 114,3; 139,7;

168,3 mm (3 1/2/; 4; 4 1/2; 5 1/2 şi 6 5/8 in).



148

Racordurile speciale cu trecere larga pot fi identificate cu uşurinţă, datorită faptului că,

pentru o aceeaşi dimensiune nominala, au diametrul exterior mai mare şi grosimea peretelui la

vârful cepului special mai mică decât cele ale racordurilor cu trecere normală. Elementul

dimensional caracteristic ce se poate măsura uşor este diametrul exterior al cepului special

filetat la baza sa. Spre exemplu, diametrul exterior al racordului 88,9 N (3 1 /2 N) este de 108

mm, iar cel al racordului de 88,9 L (3 1/2 L), de 117,5 mm; diametrul exterior la baza cepului

este de 88,90 mm şi, respectiv, de 101,45 mm.,

În afară de aceste doua tipuri, fabricate curent, .se mai folosesc şi racorduri calibrate în

interior care permit utilizarea carotierelor intraductibile prin prăjini.

Racordurile cu trecere largă având diametrul exterior mai mare, permit jocuri mai mici

faţa de peretele sondei, dar dau căderi de presiune în sistemul de circulaţie mai mici. Cele cu

trecere normală sunt mai rezistente.

4.2.3. Prăjinile grele

Garnitura de foraj lucrează sprijinită la partea inferioară pentru a exercita apăsarea

axială pe sapă. Apar, deci, solicitări de compresiune, flambaj și torsiune la care partea din

garnitură plasată imediat deasupra sapei trebuie să reziste. Pentru acest lucru, porțiunea

inferioară din garnitură este constituită din

tuburi cu pereți groși numite prăjini grele

(fig. 4.6). Prăjinile grele trebuie sa

corespundă următoarelor condiţii:

să aibă greutatea necesară pentru a

putea realiza apăsarea pe sapa;

să fie cât mai rigide pentru a realiza o

gaură de sonda cât mai dreaptă;



149

să permită trecerea fluidului de foraj prin ele cu o cădere de presiune minimă;

să permită trecerea unor scule lansate cu cablul prin ele şi în acelaşi timp, să permită

intervenţia cu scule în cazul prinderilor la puţ.

Se execută prin laminare sau forjare din oţel aliat, în lungimi de circa 9 m şi diametre de

la 79,4 la 279,4 mm 3 1/8 la 11 in), cu grosimi da perete cuprinse între 23,7 şi 101,6 mm şi cu

masa pe unitatea liniara cuprinsă între 32,8 şi 448 kg/m. Nu se îmbină prin racorduri speciale,

filetul special fiind tăiat direct din corpul prăjinii, în mod curent la un capăt cep, iar la celălalt

— mufă. În funcție de secțiunea transversală, există mai multe tipuri de prăjini grele

(circulare, pătrate, spiralate), (Fig.4.7):

Pentru a mări apăsarea pe sapa fără să apară pericolul flambării, au început să fie utilizate

prăjini grele pătrate care asigură şi o verticalitate mai bună a găurii de sondă (prăjinile grele

pătrate au momentul de inerţie cu 55% mai mare, ceea ce face ca lungimea critică de flambaj

să crească, permiţând deci apăsări mai mari).

La trecerea de la prăjinile grele (mai rigide), la prăjinile de foraj (mai elastice) apar foarte

des ruperi de prăjini. Pentru a evita acest lucru se recomandă schimbarea poziţiei prăjinilor

din garnitura la fiecare marş de schimbate a sapei, astfel ca tronsonul sau pasul de prăjini

imediat deasupra prăjinilor grele să fie altul. Se mai recomandă utilizarea, acolo unde este

posibil, a prăjinilor grele de diametre diferite în ordine descrescânda de jos în sus. Exemplu:



150

un pas de prăjini grele de 254 mm (10 in), cinci paşi de prăjini grele de 203,2mm. (8 in) şi un

pas de prăjini grele de 177,8 mm (7 in), apoi garnitura de prăjini de foraj de 140 mm (5 1/2

in).

O altă soluţie recomandată de literatura de specialitate este utilizarea unor prăjini de foraj

exţra-grele, montate între prăjinile grele şi prăjinile de foraj. Aceste prăjini au aceeaşi

lungime ca şi prăjinile normale, dar greutatea lor este de 2—3 ori mai mare decât cea a

prăjinilor normale, având grosimi mai mari ale pereţilor. La jumătatea prăjinii se practică

îngroşarea exterioară a peretelui apropiată de diametrul racordului, ceea ce face ca flambajul

să apară mai greu.

Datorită faptului că lucrează în compresiune, prăjinile grele sunt supuse la eforturi mari.

Zonele cele mai slabe sunt îmbinările filetate, astfel că accidentele ce apar în timpul forajului

sunt ruperile sau smulgerile din filet ale prăjinilor grele. Pentru prevenirea şi evitarea acestor

accidente (ruperea cepului în mufă, ruperea mufei la baza ultimului filet sau smulgerea din

filet — lărgirea mufei şi ieşirea cepului din mufă) se recomandă o serie de măsurii şi, în

special, aplicarea unui moment de strângere la înşurubare corect şi controlat cu un

dinamometru montat la coada cleştelui.

Pentru a putea lucra cu apăsări mari fără să apară pericolul de deviere a găurii de sondă, se

recomandă montarea pe prăjinile grele a unor dispozitive care să centreze şi să stabilizeze

garnitura în timpul lucrului. Se cunosc diferite tipuri de stabilizatori: cu role, cu lame armate

cu aliaje dure şi diamante, cu lame spirale, cu manşon.

4.2.4. Prăjinile intermediare

În comparaţie cu prăjinile de foraj normale au acelaşi diametru exterior,

grosime de perete mult superioară, îngroşare în zona centrală şi lungime a racordurilor

superioară; ele sunt mai grele şi mai rezistente la flambaj; la forajul direcţional

contribuie substanţial la realizarea apăsării pe sapă. Ele sunt numite şi prăjini de foraj

cu pereţii groşi, prăjini de trecere sau prăjini semigrele (Fig. 4.8).

Racordurile acestor prăjini sunt mai lungi decât la prăjinile uzuale, ceea ce

permite ca filetele să fie retăiate de mai multe ori. Ele sunt sudate prin frecare, dar

există şi prăjini forjate dintr-o bucată. Atât racordurile, cât şi îngroşarea sunt



151

armate cu materiale dure. La dimensiuni mari, cepul şi mufa se construiesc cu degajări

de tensiune, la fel ca şi prăjinile grele.

În România se construiesc prăjini intermediare de 3 1/2 in cu grosimea de 18,26

mm, 4 in (15,08 mm), 4 1/2 in (21,43 şi 25,4 mm) şi 5 in (25,4 mm), în două

categorii de lungime.

Se construiesc şi prăjini intermediare cu canale spirale, cu sau fără îngroşare

centrală, pentru a micşora suprafaţa de contact cu pereţii sondei. Prăjinile intermediare

se intercalează, 15 -20 bucăţi, între prăjinile grele şi cele obişnuite ca să realizeze o

trecere gradată de la rigiditatea mare a primelor la rigiditatea scăzută a celorlalte. Se

diminuează, în acest mod, desele ruperi care au loc în această zonă din cauza oboselii.

La forajul sondelor cu înclinări mari sau cu extensie orizontală, prăjinile

intermediare înlocuiesc parţial sau chiar total prăjinile grele. Asemenea ansambluri de

fund, cu lungimi până la 1000 m, evident stabilizate, sunt mult mai elastice decât cele

alcătuite din prăjini grele; având o suprafaţă de contact cu pereţii sondei mai redusă, se

diminuează frecările şi se reduc momentele de rotaţie, ambele apreciabile la forajul

dirijat. Sunt posibile, totodată, turaţii mai mari.

4.2.5. Reducţiile

Sunt elementele ce permit legătura dintre prăjini de foraj cu dimensiuni diferite sau dintre

prăjini de foraj cu scule de foraj, de instrumentaţie sau cu prăjina de antrenare (Fig. 4.9). Ele

servesc ca:

piese de legătură între componentele garniturii de foraj, între prăjinile grele şi

sapă, carotieră, motor de fund sau pentru ataşarea diverselor scule introduse cu

sau în ansamblul garniturii, atunci când ele au îmbinări care nu se potrivesc (ca

dimensiune sau tip);



152

elemente ce unesc două componente când ambele se termină cu mufă sau

ambele cu cep, chiar dacă au aceeaşi tipodimensiune de filet;

elemente scurte folosite la măsurarea devierii, la dirijarea sondelor sau pentru

realizarea circulaţiei între interiorul şi exteriorul garniturii;

sisteme pentru protecţia la uzură a unor elemente importante şi scumpe: capul

hidraulic, prăjina de antrenare, motorul de fund.

Sunt tuburi scurte (400—700 mm) cu filet cep-cep, mufă-cep sau mufă-mufa (fig. 7.5)

şi se împart în:

a) după scopul utilizării lor:

reducţii pentru prăjini de antrenare (la partea inferioară, pentru protecţie);

reducţii pentru prăjini grele care au filet mufă-mufă;

reducţii pentru prăjini de foraj cu diametre diferite sau pentru a face legătura cu

diferite scule.

b) după destinaţia lor:

reducţia capului hidraulic, cep-cep, cu filete stânga;

reducţia de protecţie a prăjinii de antrenare, cu locaş pentru protector de cauciuc;

reducţii de trecere;

reducţii de prelungire;

reducţii cu fereastră laterală pentru trecerea cablului de investigare de la interiorul

garniturii la exteriorul acesteia; rotirea unei astfel de garnituri nu este posibilă;



153

reducții cu coș de decantare montate deasupra sapei pentru colectarea resturilor

metalice de la talpa sondei

reducţii de legătură între prăjinile grele;

reducţia sapei, de obicei mufă-mufă;

reducţii dezaxate folosite pentru dirijarea sondelor;

reducţii de orientare, prevăzute cu dispozitive necesare pentru dirijarea sondelor;

reducţii de circulaţie, cu supapă de reţinere sau cu supapă de scurgere.

4.3. Alte elemente componente ale garniturii de foraj

Acestea nu sunt strict necesare forajului; ele se plasează de-a lungul garniturii,

fie din motive de siguranţă, fie pentru a îmbunătăţi condiţiile de lucru ale garniturii, fie

pentru a realiza o gaură de sondă cu forma şi direcţia dorite. Pentru a împiedica erupţia

sondei prin interiorul garniturii de foraj, cel puţin la unul dintre capetele prăjinii de

antrenare trebuie montată o cana de siguranţă care să poată fi închisă manual, rapid şi

sigur.

4.3.1. Canaua de siguranță

Canaua de siguranţă are un cep sferic prevăzut cu un orificiu de trecere, cu

diametrul egal cu cel al prăjinii. Când canaua este deschisă, orificiul este orientat de-a



154

lungul acesteia. Când se închide, cepul se roteşte cu 900 cu o cheie cu cap pătrat sau

hexagonal. De-a lungul garniturii de foraj se montează una sau două supape care

permit circulaţia directă. Ele se montează imediat deasupra sapei, eventual într-un

stabilizator, sau undeva mai sus, chiar la prima prăjină de foraj.

4.3.2. Stabilizatori, corectori

Stabilizatorii sunt elemente intercalate între prăjinile grele, având diametrul egal sau

apropiat de cel al sapei, care centrează garnitura şi constituie puncte de sprijin cu pereţii

sondei. Prăjinile grele împreună cu stabilizatorii formează ansamblul părţii inferioare a

garniturii (ansamblul de fund – BHA).

Stabilizatorii sunt folosiţi:

ca să prevină devierea sondei de la direcţia dorită, inclusiv de la cea verticală, să

stabilizeze direcţia de înaintare a sapei (ei îmbunătăţesc şi condiţiile de lucru ale sapei

şi ale prăjinilor grele, împiedică lipirea acestora de pereţi);

pentru a mări sau a micşora înclinarea sondei (realizarea scopului urmărit – creştere,

stabilizare sau descreştere a unghiului de înclinare – se obţine modificând numărul, poziţia lor

în ansamblu şi jocul radial faţă de pereţii sondei;

tot pentru dirijarea sondei, se folosesc şi stabilizatori montaţi pe corpul motoarelor de

fund; adeseori ei sunt excentrici creând un efect de împingere laterală sapei);

Se construiesc stabilizatori cu lame, cu role şi, mai rar, cu diamante sau PDC-uri.

Construcţia lor este determinată de duritatea şi abrazivitatea rocilor, de tipul sapei şi de scopul

urmărit.

a) Stabilizatorii cu lame:

– uzinate din corpul stabilizatorului, integrali;

– sudate pe corpul stabilizatorului;

– cu patine de uzură schimbabile;

– cu manşon înşurubat, demontabil;

– cu manşon de cauciuc staţionar.

Lamele pot fi drepte (fixate de-a lungul generatoarei corpului sau uşor înclinat), spirale,

scurte sau lungi. Corpul şi lamele metalice sunt fabricate din oţeluri aliate de îmbunătăţire:

crom-molibden, crom-mangan-molibden.



155

b) Stabilizatorii cu role se folosesc în roci relativ dure şi abrazive. Se construiesc

stabilizatori cu trei sau şase role (amplasate la două niveluri), dispuse paralel cu axa corpului

ori înclinat. Rolele pot fi netede, striate, cu dinţi armaţi cu material granular sau cu inserţii din

carburi metalice. Când se uzează, rolele pot fi schimbate.

c) Stabilizatorii cu diamante se utilizează în roci dure. Ei se amplasează deasupra sapelor

cu diamante, adeseori cu suprafaţa de lucru chiar în continuarea celei a sapei,



156

ameliorând condiţiile lor de funcţionare. Se mai numesc şi alezoare şi ele au uneori,

diametrul mai mare decât cel al sapei. Manşonul cu lame armat cu diamante poate fi

detaşabil şi schimbabil. Se folosesc atât diamante naturale, cât şi PDC-uri.

Zăvorul stabilizatorului cu manşon de cauciuc staţionar serveşte la blocarea acestuia

atunci când prăjinile grele se îmbracă, pentru degajare, cu şperul.

4.3.3. Amortizoare de vibrații

În roci dure, în roci fisurate, în conglomerate, sapele cu role lucrează neuniform şi

induc în garnitura de foraj vibraţii foarte periculoase, mai ales pentru îmbinările filetate,

datorită fenomenului de oboseală a materialului.

Pentru atenuarea acestui fenomen, în apropierea sapei se intercalează un amortizor de

vibraţii. Amortizoarele de șoc au rolul de a amortiza șocurile sau vibrațiile transmise la sapă

în timpul forajului și se împart în:

reducţii de şoc – diminuează sau elimină vibraţiile axiale produse în timpul forajului

(lovirea sapei de talpa sondei); cresc durata de funcţionare a sapei, a garniturii de foraj

şi a turlei sau mastului de foraj;

reducţii tip ciocan – sunt de regulă folosite la platformele submersibile de foraj sau ca

reducţii de şoc la unele instrumentaţii.

Se construiesc amortizoare cu elemente elastice metalice – spirale sau discoidale – şi

amortizoare cu elemente din cauciuc masiv.

Primele sunt mai răspândite şi sunt echipate uneori cu pistoane flotante în ulei.

Amortizoarele de cauciuc nu pot fi utilizate la temperaturi ridicate, peste 1000C, şi în prezenţa

produselor petroliere.



157

4.3.4. Protectoare de cauciuc

Racordurile prăjinilor care se rotesc ori se manevrează în interiorul unei coloane tubate

uzează burlanele prin frecare în prezenţa noroiului. Pe prăjinile ce lucrează în coloană se

montează, lângă racorduri, manşoane de cauciuc care împiedică frecarea racord-burlane.

Constructiv, protectoarele din cauciuc sunt fie întregi, fie deschise – tăiate pe o generatoare –,

fie sunt formate din două părţi prinse într-o balama. Primele, cu suprafaţa exterioară netedă,

sunt forţate să treacă peste racordul cep, cu ajutorul unui dispozitiv de manşonare, lăsând

greutatea prăjinilor pe ele. Celelalte se închid pe prăjini cu ajutorul unui splint metalic.

Exteriorul acestora din urmă poate fi neted, cu patine longitudinale ori cu patine înclinate.

Pentru a nu se deplasa de-a lungul prăjinilor, protectoarele au diametrul interior, în

stare liberă, mai mic decât cel al prăjinilor: protectoarele întregi de la circa 20 mm la cele de 2

3/8 in până la 40 mm la cele de 6 5/8 in (dimensiunea nominală este dată de diametrul

prăjinilor pe care se montează); cele deschise, cu armătură metalică, au un joc mai mic; ele

sunt strânse pe prăjini prin baterea splintului metalic.

Cauciucul trebuie să fie rezistent la uzura prin frecare, la acţiunea aditivilor din noroi (în

primul rând la produsele petroliere) şi la temperaturile ridicate din sondă. Coeficienţii de

frecare cu burlanele trebuie să fie cât mai mici.

4.4. Solicitările garniturii de prăjini de foraj

În timpul lucrului în gaura de sondă, garnitura de prăjini de foraj suportă următoarele

solicitări:

tracţiune, pentru porţiunea de garnitură suspendată în cârlig;

compresiune, pentru porţiunea de garnitură din care se realizează apăsarea pe sapă;

torsiune, provocată de transmiterea mişcării de rotaţie de la masa rotativa la sapă

(pentru realizarea dislocării sau pentru deşurubarea garniturilor prinse la puţ);

încovoiere, provocată de pierderea formei stabile (drepte) garniturii ca urmare a

forţelor centrifuge ce apar în timpul rotirii acesteia sau datorită lucrului garniturii într-o gaura

deviată;

oscilaţii transversale sau longitudinale, provocate de funcţionarea sapei sau de

acceleraţia masei prăjinilor la începutul extragerii fiecărui pas;

presiune interioară sau exterioară.



158

Aceste solicitări se pot exercita separat sau concomitent asupra garniturii de prăjini, iar

valoarea lor diferă, în funcţie de adâncimea la care se află secţiunea în care se face verificarea.

De aceea, în calculele de verificare la rezistenţa şi de alegere a garniturilor de prăjini, se

stabilesc iniţial secţiunile în care solicitările de mai sus acţionează cu valori maxime şi se

calculează apoi eforturile rezultante ale solicitărilor concomitente, urmărindu-se în

permanenţă ca aceste eforturi rezultante să fie inferioare rezistenţei admisibile a oţelului din

care sunt confecţionate prăjinile.

4.5. Îmbunătăţiri constructive ale prăjinilor de foraj

Adâncimile din ce în ce mai mari la care se sapa în căutarea petrolului şi gazelor au

dus la găsirea de noi soluţii constructive pentru îmbunătăţirea condiţiilor de lucru ale

garniturii, pentru reducerea pericolului de rupere, pentru evitarea uzării premature, pentru

reducerea căderilor de presiune în sistemul de circulaţie şi reducerea greutăţii acestora.

Reducerea pericolului de rupere. Din analiza făcută asupra ruperilor de prăjini s-a

constatat că, la forajul rotativ cu masa, majoritatea ruperilor au loc la cepul normal al

prăjinilor (care au racordurile speciale înfiletate), chiar în dreptul ultimului filet mărunt

angajat în racord. Fenomenul de oboseală care apare în această zonă se datoreşte încovoierilor

repetate din timpul rotirii garniturii (cepul prăjinii oscilează în racordul special). La aceasta se

adaugă şi efectul de crestătură şi acţiunea fluidului de foraj. Pentru a preveni şi reduce

numărul de ruperi s-au găsit două soluţii constructive şi anume:

eliminarea filetului mărunt normal al cepului prăjinii şi sudarea cap la cap a

racordurilor de prăjină. În prezent se utilizează pe scară foarte largă acest tip de

îmbinare a racordului cu prăjina;

rigidizarea cepului prăjinii în racordul special, care poate fi realizată fie prin sudarea

marginilor racordurilor speciale după înfiletarea lor la prăjini, fie prin construirea unor

îmbinări speciale cu dublu şi triplu blocaj.

Evitarea uzării prăjinilor. În timpul lucrului, garnitura de foraj este supusă uzării, atât

la interior, cât şi la exterior, datorită abrazivităţii fluidului de foraj şi frecării prăjinilor pereţii

sondei. Uzura exterioară a racordurilor speciale este cu atât mai mare cu cât rocile sunt mai

dure şi abrazive, astfel că o garnitură de prăjini poate fi scoasă din uz chiar dacă cepurile nu

sunt deteriorate. Pentru a mări durata de lucru se aplică 4—5 inele de sudura din aliaje dure pe



159

exteriorul racordului, în special pe mufa racordului special care se uzează cel mai mult.

Aceste inele sau benzi de protecţie antiabrazive se aplică fie de către întreprinderea

constructoare, fie ulterior, în bazele tubulare, sau chiar la sondă. Pentru protecţia suplimentară

a corpurilor prăjinilor de foraj care lucrează în găuri de sondă deviate sau în roci foarte

abrazive se recomandă utilizarea unor manşoane de oţel montate pe un suport de cauciuc,

amplasate la jumătatea lungimii prăjinii. Prăjinile de foraj, mai ales racordurile care sunt

protejate cu material dur şi care lucrează în interiorul coloanelor tubate, produc o uzură

accentuată a acestor coloane. Pentru a evita acest lucru este indicat ca la fiecare racord

special sa fie montat câte un protector de cauciuc care protejează coloana şi, în acelaşi timp,

amortizează şocurile laterale produse de garnitură în timpul rotirii ei. Protectoarele de cauciuc

pentru prăjini sunt de două tipuri: fixe şi demontările, iar materialul din care sunt

confecţionate trebuie sa fie rezistent la acţiunea produselor petroliere şi a aditivilor din fluidul

de foraj.

Micşorarea căderilor de presiune. Se ştie că o dată cu creşterea adâncimilor de lucru

cresc şi căderile de presiune. Pentru ca aceste căderi de presiune să fie pe cât posibil reduse se

fabrica prăjini cu îngroşare exterioară, calibrate la interior şi echipate cu racorduri speciale

perfect calibrate la interior, realizându-se, în felul acesta, o secţiune de curgere constantă de-a

lungul întregii garnituri. Pentru că se uzinează mai greu sunt şi mai scumpe.

Reducerea greutăţii garniturilor de foraj. Datorită greutăţii proprii a garniturii, valoarea

efortului unitar de întindere în partea superioară a acesteia capătă valori deosebit de mari în

special la forajul de mare adâncime. Pentru a reduce valoarea acestui efort şi deci pentru a

mări adâncimea de lucru a prăjinilor s-au adoptat următoarele soluţii:

confecţionarea de prăjini de foraj din aliaje uşoare, pe bază de aluminiu, care

au greutăţi specifice mai mici decât 30 N/dm3;

utilizarea de garnituri combinate, în partea superioară prăjini cu diametru mai

mare decât în partea inferioară.

4.6. Exploatarea, întreţinerea şl repararea prăjinilor de foraj

4.6.1. Manevrarea garniturii de foraj

Atunci când sapa sau instrumentul de dislocat s-a uzat sau este necesară executarea

unor operaţii speciale; se impune extragerea întregii garnituri de foraj, iar după schimbarea

sapei sau efectuarea operaţiei, reintroducerea ei la adâncimea respectivă. Ciclul de operaţii ce

se execută se numeşte manevră. Deoarece timpul de manevră nu constituie un timp productiv,

acesta trebuie redus, mai ales la sondele de mare adâncime, unde timpul de manevră



160

reprezintă 23% faţa de 29% cât reprezintă forajul propriu-zis. La extragere, garnitura de

prăjini este descompusă, prin deşurubare, în paşi, alcătuiţi din două, trei sau patru prăjini, care

se stivuiesc în turlă, sprijinindu-i la degete.

Înainte de a începe operaţia de extragere a garniturii se verifică caracteristicile

fluidului de foraj de la puţ (daca greutatea specifică şi vâscozitatea au valorile prevăzute în

comanda geologo-tehnică. Sondorul-şef controlează dacă sapa nu este încărcată sau garnitura

manşonată. Se pregătesc sculele şi utilajele ce vor fi utilizate în timpul operaţiei.

Se ridică prăjina de antrenare deasupra mesei, se întrerupe circulaţia fluidului de foraj,

se suspendă garnitura în pene, în masa rotativă, se deşurubează prăjina de antrenare şi se

introduce în gaura tijei de antrenare. Se dezgaţă cârligul din toarta capului hidraulic şi se

deblochează pentru a se putea roti în timpul operaţiilor. Se montează ştergătorul de paşi pe

garnitură, sub pătraţii mari ai mesei. Se extrage apoi, pas cu pas, toată garnitura. La extragerea

prăjinilor grele se utilizează suveiele pentru a le putea suspenda în elevator şi pene speciale

pentru prăjini grele pentru suspendarea în masa rotativă. Pentru siguranţă, deasupra penelor,

pe prăjina grea, se fixează o pereche de şarniere sau un colier care se strâng cu ajutorul

şuruburilor. Operaţia de introducere a garniturii decurge invers fazelor descrise. La încheierea

introducerii se scoate ştergătorul de paşi, se montează prăjina de antrenare, se porneşte

circulaţia la puţ, se face curăţenie şi se aranjează sculele la locul lor. Se cuplează masa şi, cu

turaţie redusă, se avansează către talpă, iar când sapa a atins talpa se măreşte treptat apăsarea

pe sapă şi turaţia transmisă de la masă.

La extragerea garniturii, unul din sondori controlează vizual starea fiecărei prăjini,

altul răspunde de închiderea perfectă a elevatorului pe prăjini, elevator care se manipulează

numai de mânerele sale. Dacă prăjinile sunt pline cu noroi, după deşurubare şi înaintea

ridicării pasului trebuie pusă apărătoarea de noroi în jurul racordului. Manipularea penelor se

face numai de mânere, iar tragerea şi dirijarea paşilor în sondă, numai cu un cârlig special.

Orice persoană care lucrează sau se află pe podul turlei trebuie sa poarte pe cap cască de

protecţie, iar podarii, şi centură de siguranţă, prinsă de un sprijin sigur. Podarul se urcă la pod

numai după extragerea primului pas de prăjini. El răspunde de închiderea perfectă a

elevatorului pe pas la introducerea garniturii. Cleştii de pe prăjini nu se deschid înainte de a se

desface sfoara de pe mosor. Singurul care are voie să lucreze la mosoarele troliului este

ajutorul sondorului-şef.

Când puţul este liber, pentru a se evita căderea unor scule, acesta trebuie acoperit cu



161

un capac. La înşurubarea sau deşurubarea sapelor sau a frezelor trebuie folosite amnare

potrivite. La schimbarea unei sape, se procedează în felul următor: se acoperă gura puţului, se

spală sapa, se aşează amnarul, se slăbeşte înfiletarea sapei uzate, se deşurubează, se

înşurubează sapa nouă, se strânge, se scoate amnarul, se controlează instalaţia, se degajează

gura puţului şi se continuă cu introducerea garniturii. Pentru ca operaţia de manevră să dureze

cât mai puţin sunt întocmite tabele, în care, pentru diferite dimensiuni de prăjini şi tipuri de

trolii de foraj, se indică vitezele de lucru ce trebuie utilizate.

Pentru a uşura lucrul podarului se recomandă utilizarea de paşi care sa aibă aceeaşi

lungime (aproximativ 28 m).

4.6.2. Întreţinerea şi repararea prăjinilor de foraj

Prăjinile trebuie manipulate cu grijă, evitându-se trântirea de la înălţime, lovirea sau

izbirea filetelor. Prăjinile sunt depozitate pe rampe metalice, cu înălţimea minimă de 0,50 m,

filetele trebuie apărate cu protectoare. Pentru a se evita uzarea filetelor, sondorul-şef nu

trebuie să ridice pasul înainte ca ultima spiră să se fi deşurubat şi nici să nu continue rotirea

mesei după terminarea deşurubării. În acelaşi scop, arcul cârligului de foraj trebuie să fie în

stare bună. Înaintea introducerii la puţ, fiecare prăjină este controlată vizual pentru a se

detecta eventualele turtiri, fisuri sau filete defecte. De asemenea, interiorul prăjinii se

şablonează, iar filetele se curăţă cu o perie şi se ung cu unsoare grafitată. Prăjinile defecte nu

se introduc în puţ. Lucrul brutal cu garnitura în timpul manevrelor poate produce eforturi

periculoase sau deformări prin încovoiere. Pentru a evita ruperile prin oboseală, nu se admite

ca prăjinile de foraj să lucreze în compresiune; pentru realizarea apăsării pe sapă se lasă

numai o parte din greutatea prăjinilor grele. Din cauza manipulării greşite, pe corpul prăjinilor

se pot produce zgârieturi care sunt agravate de eroziunea şi coroziunea fluidului de foraj

ducând, în final, la ruperea garniturii de foraj.

Pentru prevenirea şi reducerea avariilor garniturii de foraj se fac periodic verificări atât

la sonde, cât, mai ales, în bazele tabulare. Verificările se fac după numărul de ore-rotaţie

efectuat de prăjini în timpul lucrului. Spre exemplu, controlul principal din baza tubulară se

face după 10 500 şi 17 000 ore-rotaţie — pentru prăjinile de la forajul rotativ cu masa şi după

4500 — 10 500 — 14 000 — 17 500 ore-rotaţie pentru prăjinile de la forajul cu motoare

submersibile. Într-o bază tubulară se efectuează următoarele lucrări:

controlul şi verificarea prăjinilor noi;



162

controlul, verificarea şi sortarea prăjinilor ce au lucrat la puţ;

formarea garniturilor şi evidenta lor în timpul exploatării.

Controlul principal care se face în baza tubulară fiecărei prăjini cuprinde următoarele

operaţii:

spălarea şi curăţirea filetelor, examinarea vizuală pentru a stabili rectilinitatea prăjinii

şi gradul de uzură a filetelor;

măsurarea lungimii şi compararea cu lungimea iniţială;

măsurarea durităţii la mijloc, la extremităţi şi pe fiecare racord în parte;

cântărirea;

controlul diametrului exterior al prăjinii şi al racordului special, precum şi al

conicităţii filetelor folosind calibre şi şabloane;

verificarea la rezistenţă a prăjinilor ce au fost găsite corespunzătoare la probele

enumerate, verificare care consta în proba de presiune interioara urmată de presiune

combinată cu întindere. După efectuarea acestei probe se măsoară lungimea între umerii

exteriori ai racordului. Dacă diferenţa dintre această lungime şi lungimea dinaintea probei este

mai mare de 0,20 mm/m, prăjina se declasează. Presiunile şi forţele de întindere sunt stabilite

în funcţie de dimensiunile prăjinilor şi de gradul de uzură a acestora. Rezultatele ce se obţin în

urma măsurătorilor se trec în fişele tehnice.

În funcţie de gradul de uzură, prăjinile de foraj se împart în următoarele categorii: ^

prăjini care nu au lucrat;

prăjini categoria I, care au lucrat sub 10 500 ore rotaţie;

prăjini categoria a II-a, care au efectuat între 10 500 şi 17 500 ore-rotaţie;

prăjini categoria a III-a, care au efectuat între 17 500 şi 21 500 ore-rotație.

Prăjinile care au efectuat un număr de ore-rotaţie mai mare decât 21 500 se prescriu.

Prăjinile care prezintă o uzura avansată, deşi nu au efectuat numărul de ore-rotaţii

corespunzător categoriei respective, pot fi trecute la o categorie superioară de uzură.

În urma verificărilor se elimină prăjinile defecte şi se modifică loturile ce alcătuiesc o

garnitură de foraj.



163

În afară de acest control, la sondă se mai execută controale periodice parţiale şi totale.

Bazele tubulare moderne sunt dotate cu defectoscoape ultrasonice care măsoară variaţia

grosimii peretelui, stabilesc apariţia coroziunii exterioare şi interioare, a fisurilor şi a

crăpăturilor. Toate aceste observaţii sunt înregistrate pe o diagramă care apoi este analizată şi,

în urma observaţiilor, prăjinile sunt dirijate la instalaţia de probat sau sunt declasate.

Bazele tubulare cuprind şi hale de filetaj destinate reparării filetelor prăjinilor şi

racordurilor speciale. Cepurile rupte se repară prin retăierea altui filet în condiţiile admise de

norme. Filetul racordului se repară fără demontarea racordului, iar reparaţia se execută numai

atunci când se menţine lungimea părţii cilindrice. Racordul special nu se deşurubează decât

atunci când nu mai poate fi reparat sau pe la filetul mărunt se produc pierderi şi trebuie

reparat. Înşurubarea racordului special atât la prăjinile noi, cât şi la cele reparate se face mai

întâi cu mâna şi apoi cu instalaţii de înşurubat care controlează şi măsoară momentele de

strângere pentru fiecare tip de prăjini. Reparaţiile prin sudură la prăjini nu sunt admise.



164

CAP V. INSTRUMENTE DE DISLOCARE A ROCILOR

5.1. Considerații generale asupra procesului de dislocare a rocilor

Distrugerea rocii din talpă pentru realizarea sondei poartă denumirea generală de

dislocare prin foraj; se realizează ca urmare a solicitărilor mecanice exercitate asupra rocii

prin intermediul sapelor de foraj (dislocare mecanică) şi este influenţată de următorii factori:

caracteristicile fizico-mecanice ale rocilor în condiţiile de temperatură şi presiune

existente la talpa sondei;

tipul sapei de foraj;

parametrii tehnologici de lucru, numiţi şi parametrii regimului de foraj; aceştia sunt:

apăsarea axiala exercitată asupra sapei, turaţia acesteia, debitul şi calitatea fluidului de

circulaţie.

Alegerea corectă a instrumentului cu care se poate realiza cel mai bine dislocarea

diferitelor roci, precum şi regimul de foraj care trebuie aplicat se face în funcţie de

caracteristicile fizico-mecanice ale rocilor.

5.2. Proprietăţile fizice şi mecanice ale rocilor

Dintre multiplele proprietăţi fizico-mecanice ale rocilor în procesul dislocării acestora

interesează în mod deosebit rezistenţa mecanică, proprietăţile de deformare până în momentul

dislocării (elasticitatea, plasticitatea, fragilitatea) şi abrazivitatea.

Aceste proprietăţi depind de compoziţia chimico-mineralogică a mineralelor care

alcătuiesc roca şi a cimentului de legătură, precum şi de valoarea forţelor de coeziune dintre

ele.

Eficienţa dislocării rocilor în talpa sondei, precum şi stabilitatea pereţilor sondei sunt

influenţate de proprietăţile fizice şi mecanice ale rocilor traversate.

duritate roci

5.2.1. Proprietăţile fizice ale rocilor

a. Porozitatea – se referă la volumul spaţiilor dintr-o rocă, neocupat de substanţa solidă şi se

exprimă prin raportul dintre volumul golurilor şi volumul total al rocii. Prezenţa porilor

reduce duritatea rocii şi rezistenţa ei la pătrunderea unui corp solid. Într-o primă etapă, până la

o anumită valoare a forţei de apăsare, roca se deformează, fără a obţine dislocare.



165

b. Permeabilitatea – capacitatea unui corp poros de a permite deplasarea prin golurile sale

comunicante a unui fluid, la crearea unei diferenţe de presiune. În talpa sondei are loc

pătrunderea de fluid de foraj pe o anumită adâncime, ceea ce duce la echilibrarea diferenţei de

presiune dintre zona de deasupra şi cea de sub talpă, realizându-se condiţii favorabile

dislocării rocii cu instrumentele de lucru.

c. Neomogenitatea – este specifică rocilor, ele fiind neomogene din punct de vedere al

compoziţiei mineralogice, porozităţii, permeabilităţii, gradului de fisurare, tasare, etc. Această

proprietate condiţionează comportamentul rocilor la solicitările mecanice din timpul

dislocării.

d. Abrazivitatea – este capacitatea rocilor de a uza prin frecare instrumentele de dislocare a

rocilor. Capacitatea abrazivă a rocilor se manifestă asupra instrumentelor de dislocare (sape,

carotiere, lărgitoare etc), dar şi asupra altor componente ale echipamentului de foraj (prăjini

de foraj, reducții, mufe, prăjini grele etc).

Un oţel poate fi uzat abraziv de o rocă, dar aceeaşi rocă poate să aibă o capacitate

abrazivă nesemnificativă asupra unui aliaj dur, de tipul unor carburi metalice.

Uzura abrazivă a instrumentelor de dislocare depinde de abrazivitatea rocii, dar mai

depinde şi de rugozitatea suprafeţelor de contact, presiunea de contact, temperatura, viteza

relativă de deplasare, natura şi compoziţia noroiului de foraj etc.

Abrazivitatea rocilor depinde de microduritatea mineralelor componente, de forma şi

dimensiunile lor, de forma şi proprietăţile suprafeţelor de contact, etc. În general rocile

polimenerale, chiar foarte compacte cum sunt cele magmatice, sunt mai abrazive decât cele

monominerale. S-a constatat că o rocă este cu atât mai abrazivă, cu cât duritatea mineralelor

componente este mai mare, cu cât mineralele au o forma mai neregulată (îndeosebi ascuţite şi

colţuroase) şi cu cât sunt mai bine cimentate între ele. Rocile sedimentare cele mai abrazive

sunt gresiile cuarţoase. La compoziţii mineralogice similare rocile detritice rezultate din claste

cimentate ulterior, sunt mai abrazive decât rocile cristalizate.

Efectul abraziv al rocii, se face simţit datorită faptului ca suprafaţa rocii nu este perfect

netedă, ci zgrunţuroasă, contactul dintre rocă şi suprafeţele metalice făcându-se prin

mineralele care apar ca proeminenţe la suprafaţa rocii; cu cât această suprafaţă de contact este

mai mică, cu atât presiunea specifică în punctele de contact metal-rocă este mai mare, iar daca

mineralele sunt mai dure decât metalul vor provoca o continuă aşchiere (zgâriere) a acestuia,

atunci când suprafaţa metalică execută o deplasare relativă faţă de rocă. De regulă,

abrazivitatea unei roci se apreciază prin pierderea în volum sau în greutate a unei pastile

metalice care a lucrat un anumit timp pe suprafaţa rocii, în condiţii bine determinate de



166

apăsare şi turaţie. Cunoaşterea caracterului abraziv al rocilor prezintă o importanţă deosebită

pentru alegerea corectă a sapelor de foraj, în special la forajul de mare adâncime, în scopul

reducerii numărului de sape folosite şi a timpului consumat cu manevrarea garniturii de foraj

(pentru schimbarea sapelor uzate).

5.2.2. Proprietăţile mecanice ale rocilor

Elasticitatea

Unele roci precum şi minerale componente ale rocilor se comportă asemeni unor

corpuri elastice. La aplicarea unor presiuni exterioare în interiorul lor se produc deformaţii

liniare. Rocile poliminerale nu sunt corpuri elastice.

Plasticitatea

În procesul dislocării unele roci se deformează plastic, deformare care începe atunci

când starea de tensiune depăşeşte limita elasticităţii. Plasticitatea rocilor depinde de

compoziţia mineralogică. Creşterea conţinutului de cuarţ, feldspaţi, sau alte minerale cu

duritate mare, reduce plasticitatea rocilor. Cea mai mare plasticitate o au argilele hidratate.

Plasticitatea rocilor influenţează mult procesul dislocării. În cazul acestor roci

(plastice) efortul pentru separarea de fragmente în talpa sondei este mai mare. Deci contează

foarte mult viteza şi tipul de sapă cu care se acţionează.

Rezistenţa (tăria) rocilor

Rezistenţa unei roci este capacitatea sa de a se opune la deformare, în momentul în

care este solicitată de către o forţă.

Este o proprietate care influenţează în mare măsură procesul de dislocare prin foraj,

respectiv viteza de avansare a sapei, uzura sapelor, tendinţa de deviere, etc. Rezistenţa rocilor

este dependentă de tipul solicitării, care poate fi: compresiune, întindere, sau forfecare.

Rezistenţa mecanică a rocilor este influenţată de factori naturali şi de factori tehnici. Dintre

factorii naturali putem aminti:

Compoziţia mineralogică a rocilor:

– natura mineralelor şi cantitatea;

– tipul şi cantitatea cimentului.

Gradul de fisurare, stratificaţia, clivajul (ex. în roci cu şistuozitate, rezistenţa la

compresiune uniaxială este de două ori mai mare, în planul perpendicular pe cel de

şistuozitate);

Structura şi textura rocilor - rocile cu structură cristalină fină au o rezistenţă mai

mare;



167

Gradul de porozitate;

Adâncimea rocilor – cu cât sunt situate mai adânc în scoarţa terestră, au o rezistenţă

mai mare (vezi presiunea);

Gradul de alterare.

Factorii tehnici care pot influenţa rezistenţa rocilor:

- tipul solicitării (compresiune, întindere, forfecare);

- durata de acţionare a sarcinii - rezistenţa scade cu creşterea duratei de acţionare;

- viteza de aplicare a forţei de dislocare - experimental s-a constatat că tăria rocilor

creşte cu viteza de aplicare a solicitărilor.

Duritatea sau rezistenţa la pătrundere

Prin rezistenţa la pătrundere se înţelege valoare presiunii din centrul suprafeţei de

acţiune a sapei, la care se atinge starea limită şi roca cedează. Această proprietate este

dependentă de chimismul şi structura cristalină a mineralelor componente.

Deosebim o duritate a mineralelor (duritate absolută) şi o duritate a rocilor (duritate

agregativă). Duritatea mineralelor influenţează durata de uzură a elementelor de dislocare

(capul carotierei cu role, vidia sau diamante), iar duritatea agregativă influenţează viteza de

avansare a sculei de dislocare. Pentru rocile monominerale duritatea se stabileşte cu ajutorul

scării Mohs. Duritatea rocilor poliminerale se determină cu ajutorul mai multor metode. Una

dintre acestea este metoda lui Schreiner. Metoda permite determinarea durităţii, precum şi a

elasticităţii şi plasticităţii rocilor şi se bazează pe pătrunderea prin apăsare, a unui poanson

într-o rocă cu suprafaţa plană, bine şlefuită. Elementul activ al poansonului este un cilindru cu

suprafaţa frontală plană. Sarcina pe poanson creşte treptat (se încarcă), cu posibilitatea ca la

fiecare sarcină, deformaţia să se producă până la capăt. Dependenţa dintre deformaţie şi

sarcina pe poanson este ilustrată cu ajutorul unor curbe caracteristice, diferitelor tipuri de roci.

După această metodă rocile se împart în trei grupe (slabe, medii şi tari), fiecare grupă cu patru

categorii. Pentru majoritatea rocilor, valoarea rezistenţei la pătrundere este mai mare decât

rezistenţa la compresiune.

Rezistenţa mecanică a rocilor. Această proprietate se măsoară în laborator printr-o probă

de poansonare, se notează cu σr şi se calculează cu relaţia:

în care:



168

Fc este sarcina aplicată asupra poansonului în momentul în care roca se dislocă;

A — aria suprafeţei de contact a poansonului cu roca.

Există următoarea clasificare convenţională a rocilor în funcţie de rezistenţa lor mecanică:

roci slabe, cu σr < 1 000 N/mm2;

roci de tărie medie, cu σr = 1 000 — 4 000 N /mm2;

roci tari, cu σr > 4 000 N/mm2.

În timpul forajului este de dorit să se lucreze cu apăsări pe sapa suficient de mari, care să

conducă la depăşirea rezistenţei rocii σr, întrucât în aceste condiţii roca se dislocă la primul

contact al sapei cu talpa (dislocare volumică); daca apăsarea pe sapa va fi mai mică, roca se

va distruge fie în aşa-zisul regim de dislocare prin oboseală (după un număr oarecare de

solicitări), fie în regim de dislocare superficială (simpla erodare a rocii la suprafaţă), ambele

regimuri fiind dezavantajoase datorită consumului mare de energie şi uzării rapide a sapelor.

Cu ocazia determinării rezistenţelor mecanice s-a constatat că rocile se comportă diferit la

proba de poansonare. Astfel:

unele roci, — numite elastico-fragile, se comportă ca un corp elastic, până la atingerea

lui σr, după care sub poanson se formează aşa-zisul „crater de dislocare"; volumul



169

acestuia este cu mult mai mare decât volumul poansonului pătruns în roca (fig. 6.1, a).

Aceste roci se dislocă foarte bine cu ajutorul instrumentelor care reproduc procesul de

poansonare (dislocare prin sfărâmare);

alte roci, — numite plastice (aşa cum este argila) nu se dislocă prin poansonare (figura

6.1, c). Aceste roci se pot disloca numai printr-un proces de aşchiere, proces în care elementul

de lucru al sapei pătrunde în rocă sub influenţa apăsării axiale (verticale) şi, concomitent,

execută o deplasare în plan orizontal, sub influenţa momentului de rotaţie ce se exercită

asupra sapei;

majoritatea rocilor se încadrează între cele două categorii amintite mai sus (fig. 6.1, b)

şi, de aceea, se numesc elastico-plastice, ele se dislocă printr-un proces mai complex, de

sfărâmare şi aşchiere.

În funcţie de rezistenţa mecanică şi de abrazivitate, rocile întâlnite în foraj se clasifică

astfel:

roci slabe (simbol S): argile şi marne slabe, marne neconsolidate etc.;

roci slab-medii (SM)\ argile, marne şi nisipuri slab consolidate;

roci de tărie medie (M): argile, marne nisipoase şi nisipuri presate, sare masiva;

roci de tărie medie şi abrazive (MA): nisipuri presate şi gresii de tărie medie, abrazive;

roci medii-tari (MT): marne nisipoase, presate, calcare, gresii compacte;

roci medii-tari şi abrazive (MTA): calcare silicioase, gresii abrazive compacte:

roci tari (T): dolomite, calcare grezoase, gresii compacte;

roci tari-abrazive (TA): gresii silicioase, dolomite abrazive;

roci tari-extratari şi abrazive (TEA): gresii silicioase tari, cum este gresia de Kliwa;

roci extratari şi abrazive (EA): cuarţite, disodile, roci magmatice nealterate.

Forabilitatea rocilor

În practica săpării sondelor, dificultatea dislocării rocilor se apreciază printr-un

indicator global, numit forabilitate. Forabilitatea depinde de proprităţile fizico-chimice ale

rocilor, de duritatea, structura şi textura rocilor, etc. Depinde în egală măsură de instrumentul

de dislocare şi metoda de foraj aplicată.

Forabilitatea este o proprietate caracteristică a rocilor, în lucrările de planificare şi normare,

de ea depinzând cheltuielile şi durata forajului.



170

5.3. Clasificarea rocilor după rezistenţa lor la forare şi perforare

Rocile se clasifică după proprietăţile lor fizico-mecanice, dar nu există o proprietate

care să caracterizeze complet comportamentul unei roci. Complexitatea interacţiunilor din

talpa sondei în procesul de dislocare al rocii, face imposibilă găsirea unui criteriu unic de

clasificare al rocilor. Interacţiunile complexe sunt generate de comportamentul variabil al

rocilor la solicitare, de tipurile de instrumente care acţionează diferit. Clasificarea rocilor din

punctul de vedere al forabilităţii, serveşte la planificarea lucrărilor de foraj, la elaborarea

devizelor şi a normativelor de consum de materiale, precum şi la stabilirea normelor de lucru

pentru echipa de foraj.

Mecanismul dislocării rocilor

Dislocarea rocilor are loc prin pătrunderea sub apăsare, a elementelor active ale

instrumentelor de lucru, acestea având forme şi dimensiuni diferite. Printre procesele simple

de dislocare se numără:

Despicarea – este un proces de dislocare realizat de un corp cu o anumită formă, la

simpla pătrundere în rocă sub acţiunea unei forţe. Se întâlneşte la unele sape cu role şi

apare la forarea rocilor elastice şi plastice foarte tari.

Aşchierea – deformare apărută la pătrunderea unui corp în rocă, de o parte şi alta a

suprafeţelor de contact corp-rocă. Se întâlneşte la argilele moi. În acest caz, pentru a

obţine dislocarea rocii, este necesar ca odată cu pătrunderea, corpul să execute o

mişcare de deplasare paralelă cu suprafaţa rocii, sub acţiunea unei forţe.

Erodarea – proces superficial de dislocare, care apare atunci când instrumentul de

lucru are o suprafaţă mare de contact cu roca şi execută deplasarea paralelă cu

suprafaţa ei, fiind sub apăsarea unei sarcini. Acest tip de dislocare apare la forajul cu

sape cu lame, la sapele cu diamante, în roci tari şi extratari.

Condiţiile din sondă în procesul de dislocare

Factorii din sondă care influenţează proprietăţile fizico-mecanice ale rocilor din talpă,

deci şi eficienţa dislocării sunt: temperatura, presiunea şi fluidul din sondă.

Temperatura - în scoarţa terestră temperatura creşte cu adâncimea (gradientul geotermic 2-3



171

grade/100m). Gradientul geotermic este variabil de la o zonă la alta, funcţie de o serie de

factori din crusta terestră. La creşterea temperaturii domeniul deformărilor plastice se măreşte,

iar limita de curgere şi rezistenţa se micşorează. Fluidul de foraj prezent în talpa sondei

reduce temperatura. Rezistenţa rocilor argiloase, calcarelor şi dolomitelor scade cu creşterea

temperaturii.

Presiunea - la o anumită adâncime în roci se manifestă presiunea litostatică (pg – geostatică),

presiunea laterală (pl – confinare) şi presiunea de strat (ps – presiunea fluidului din porii rocii).

În procesul de forare, asupra rocii din talpă acţionează un sistem de presiuni care duc la

compresiune triaxială. În planul vertical acţionează presiunea fluidului de foraj (pn), iar în

plan orizontal presiunea laterală. Un foraj se execută în condiţii de siguranţă, dacă presiunea

fluidului de foraj este mai mare decât presiunea fluidului din porii rocii. Compresiunea

triaxială este uniformă dacă pn = pl şi neuniformă dacă pn diferit pl.

Fluidul din sondă - Rezistenţa rocilor este influenţată în condiţiile compresiunii triaxiale

(uniforme sau neuniforme) de fluidul pătruns în porii rocilor. Acesta provine de cele mai

multe ori din fluidul de foraj. Rocile sunt corpuri hidrofile şi se umectează uşor. Apa din

fluidul de foraj influenţează stabilitatea rocilor. Pot apărea deformaţii plastice, diverse reacţii

chimice, funcţie de substanţele existente în fluidul pătruns în rocă, influenţând rezistenţa rocii,

în sensul creşterii sau scăderii ei.

5.4. Instrumente de dislocare

În practica forajului se folosesc următoarele trei categorii de instrumente de dislocare,

clasificate după destinaţia acestora:

sape de foraj, care realizează dislocarea integrală a rocii din talpa sondei;

capete de carotieră (freze), care dislocă roca din talpă după o suprafaţă inelară,

porțiunea cilindrică de rocă nedislocată, numit carotă, fiind extrasă la suprafaţă pentru analize

sape lărgitoare, care dislocă roca tot după o suprafaţă inelară, cilindrul central al găurii

fiind însă forat anterior de o altă sapă (de diametru mai mic); se realizează, în felul acesta,

doar lărgirea găurii de sondă.

instrumente de dislocare cu destinaţie specială – pentru operaţii deosebite în gaura de sondă.

În cadrul fiecărei categorii de instrumente de dislocare, se fabrică o mare varietate de

tipuri, deosebindu-se, între ele, prin particularităţi constructive (cu lame, cu role, cu diamante)



172

şi prin modul în care realizează dislocarea (aşchiere, sfărâmare, erodare etc.), aceste

particularităţi constructive şi funcţionale fiind determinate de natura rocilor pentru care au

fost proiectate.

5.4.1. Sapele de foraj

În funcţie de tipul dislocării, sapele de foraj se clasifică:

sape de tip despicător-aşchietor – prin apăsare se realizează despicarea, iar prin

rotaţie, aşchierea. În această categorie se încadrează sapele cu lame.

sape de tip sfărâmător-rozător – sapele cu inserţii şi sapele cu diamante.

sape de tip sfărâmător – aşchietor – sapele cu role.

Sape de tip despicător-aşchietor

sape cu tăiş fix (sapele cu lame, sapele monolit şi sapele cu diamante)

Sape cu lame. Din punct de vedere constructiv, se deosebesc:

sape cu două lame (numite şi sape coadă de peşte CP);

sape cu mai multe lame (trei sau patru), sapele cu două lame fiind utilizate pe scară

mai largă.

Sapele CP (fig. 5.2). sunt formate din cepul filetat 1, calibrul 2, umerii 3, corpul 4 şi

lamele 5. Aceste sape se fabrică în două variante :

sape groase (fig. 5.2, b), reprezentând o construcţie mai robustă care asigură o spălare

mai bună a tălpii, datorită grosimii mai mari a corpului şi aducerii orificiilor de spălare

6 foarte aproape de talpa sondei; se folosesc la traversarea formaţiunilor, care nu

prezintă pericolul încărcării acestora cu detritus;

sape subţiri (fig. 5.2, a), cu grosimea corpului mai mică şi orificiile de spălare 6

plasate imediat sub calibru; se folosesc la traversarea formaţiunilor cu tendinţă de

încărcare a sapelor.



173

Sapele coadă de peştele se fabrică prin forjare din oţel carbon sau din oţel aliat. Lamele

sunt armate cu plăcuţe din material dur. Aceste sape pot fi reparate (încărcate prin sudură şi

apoi armate), putând fi introduse de mai multe ori la puţ. Simplitatea construcţiei şi

posibilitatea reparării lor uşoare constituie de altfel principalele avantaje ale sapelor coadă de

peşte.

Sapele cu mai multe lame (fig. 5.3) sunt alcătuite dintr-un corp. central din oţel turnat 2, la

care se sudează trei sau patru lame 3, ce se armează cu material dur; pentru fiecare lamă

există câte un canal de spălare4, iar la partea superioara sapele sunt prevăzute cu un cep filetat

Spre deosebire de sapele coadă de peşte, ele prezintă o construcţie mai robustă şi permit

săparea de gaturi mai verticale. Repararea lor este însă mai dificila, iar în timpul extragerii se

manşonează mai uşor.

Sapele cu lame lucrează prin aşchiere fiind destinate rocilor cu rezistenţă mică şi

plasticitate ridicată.

Sapele cu lame prezintă următoarele dezavantaje:

viteză mare de uzura datorită contactului permanent cu talpa sondei;

la apăsări axiale mari creşte pericolul devierii sondei şi apariţiei de torsionări

periculoase ale garniturii de foraj, în special la traversarea formaţiunilor de tării

diferite.



174

Sape de tip sfărâmător-rozător

Sape cu diamante. O sapă cu diamante (fig. 5.4) este. formată din corpul 1,miezul

matricei 2, matricea 3 şi diamantele 4.

Diamantele reprezintă parte activă a sapei; după cum se ştie, diamantul este carbon

chimic pur, cristalizat în sistemul cubic şi reprezintă materialul cu cea mai mare duritate, fapt

care explică, de altfel, durata foarte mare de funcţionare, a sapelor cu diamante.

Matricea constituie suportul în care sunt incluse diamantele; ea se execută prin sinterizare,

din materiale dure pulverulente le bază de carburi de wolfram și trebuie să prezinte duritate şi

rezistenţă la abraziune ridicate, pentru a permite o descoperire treptată a diamantelor, pe

măsură ce acestea se uzează.

Miezul matricei este un detaliu auxiliar al sapei, necesar fazei de formare a matricei; este

confecţionat din oţel moale şi este solidarizat de corpul sapei prin înfiletare şi sudură.

Corpul sapei, din oţel aliat, este prevăzut cu filet de legătură la garnitura de prăjini şi cu

orificii pentru circulaţia fluidului spre talpă.

Suprafaţa activă a sapei poate avea diferite forme (fig. 5.5) şi este compusă din: sectoare

cu diamante, despărţite între ele prin canale de circulaţie; prin aceste canale se asigură

evacuarea rocii dislocate şi răcirea diamantelor. Suprafaţa laterală a matricei, destinată

calibrării găurii săpate este, de asemenea, degajată din loc în loc pentru uşurarea circulaţiei

fluidului de foraj.



175

Confecţionate iniţial pentru roci foarte dure, sapele cu diamante s-au diversificat

constructiv şi pot fi utilizate în prezent pentru majoritatea rocilor întâlnite în foraj Deşi sunt

de 10 — 15 ori mai scumpe decât-sapele cu role şi nu permit obţinerea unor viteze mecanice

substanţial mai mari, sapele cu diamante permit obţinerea de performanţe ridicate, deoarece

durata de funcţionare a acestora şi metrajul pe sapa sunt foarte mari, de 20—50 ori mai mari

decât ale sapelor cu role. Acest avantaj are o importanţă deosebită la sondele de mare

adâncime, unde timpul de manevră intervine cu o pondere mare în durata săpării acestora.

Funcţie de tăria rocilor, sapele cu diamante prezintă următoarele particularităţi

constructive:

sapele pentru roci moi şi medii prezintă o alternanţă uniformă a sectoarelor cu

diamante şi a canalelor de circulaţie (fig. 5.5, a), sectoarele au lăţime mică, iar

diamantele au dimensiuni mari (de la 1 /5 până la 1 carat şi chiar mai mari, un carat

fiind egal cu 0,205 g);

pe măsură ce duritatea şi abrazivitatea rocilor cresc, sectoarele cu diamante trebuie să

aibă lăţimi mai mari (fig. 5.5, b), duritatea matricei să fie mai mare, iar dimensiunile

diamantelor să fie cât mai reduse (în roci foarte dure — până la o pulbere diamantiferă,

inclusă în matrice).



176

Modul de lucru al sapelor cu diamante este complex şi insuficient studiat; se pare că rocile

dure sunt dislocate superficial, prin abraziune, concomitent cu uzarea diamantelor şi a

matricei, iar cele de duritate mai mică, printr-o acţiune de aşchiere pe o zonă de lăţime foarte

mică (zgâriere după circumferinţă), dislocarea tălpii reprezentând efectul acţiunii tuturor

diamantelor în contact cu roca (Fig. 5. 6).

De regulă întreprinderile constructoare dau indicaţii precise asupra destinaţiei fiecărui tip

de sapă cu diamante şi asupra regimului de foraj ce trebuie folosit. În afară de aceste

recomandări generale, este necesar să se aibă în vedere că diamantele sunt materiale casante

şi, de aceea, trebuie evitat contactul brusc cu talpa, lucrul în regim de vibraţii, sau lucrul pe o

talpa insuficient curăţită de eventualele resturi metalice sau de diamantele desprinse din

matrice.

Sape monolit. Sapele monolit (fig. 5.7) sunt formate dintr-un corp de oţel prevăzut cu 3 ...

6 lame, pe ale căror suprafeţe frontale şi laterale sunt insertate ştifturi de material dur; între

rândurile de ştifturi, lamele sunt armate cu un strat de material dur, iar între lame sunt plasate

orificiile de spălare. Acest tip de sapă a dat rezultate bune la forarea stratelor de tărie medie,

precum şi la traversarea alternanţelor de strate cu tării diferite. Se poate folosi şi la forajul cu

motoare de fund.

sape cu tăiş mobil (sapele cu role), prima categorie de sape caracterizându-se prin

aceea că elementele lor de lucru au un contact permanent cu roca în timpul dislocării;



177

la cea de-a doua categorie de sape, elementele de lucru vin în contact periodic cu roca

din talpă.

Sape de tip sfărâmător – aşchietor

Sape cu role. Se spune că sapele cu role au tăiș mobil, întrucât partea activă a acestora

(care vine în contact cu roca pentru a o disloca) este alcătuită dintr-o dantură plasată pe

exteriorul unor role conice; aceasta dantură vine periodic în contact cu roca datorită

rostogolirii rolelor pe talpa sondei atunci când sapa este rotită şi supusă unei apăsări axiale.

Particularităţi constructive şi funcţionale. În practica forării sondelor de petrol şi gaze se

folosesc în exclusivitate sape cu trei role (sape cu mai multe role se folosesc numai la săparea

găurilor de diametre foarte mari, până la 6 in. Sapele cu trei role sunt alcătuite în principal

(fig; 5.8, a – vedere, b – secțiune) dintr-un corp central, prevăzut



178

cu cepul 2 (de legătură la garnitura de prăjini) şi trei fălci masive 1, pe axele cărora sunt

fixate (prin rulmenţi şi lagăre de alunecare) rolele 3; pe exteriorul acestora se află dantura 4.

Rolele sunt împiedicate să se deplaseze de-a lungul axului de către rulmentul cu bile 6, bilele

fiind introduse printr-un canal practicat în falcă, care se obturează apoi cu dopul metalic 7 şi

cu un dop de sudură. În corpul principal mai sunt prevăzute orificii, prin care curentul de

fluid este dirijat spre role şi talpa sondei. De remarcat că partea finală a rolei (dinspre falcă)

este realizată sub forma unui trunchi de con, numit contracon, pe care se află dantura

periferică, ce calibrează gaura de sondă forată.

Principalele elemente de lucru ale sapelor cu role, cu implicaţii în eficienţa dislocării şi

durata lucrului pe talpă, sunt: dantura rolelor, lagărele şi sistemul de spălare.

Dantura reprezintă partea activă a sapei şi este reprezentată fie de dinţi tăiaţi prin frezare

pe exteriorul rolelor, fie prin plăcuţele material dur, inserate în corpul rolelor.

Forma dinţilor frezaţi este în strânsă legătură cu proprietăţile rocilor pentru care sunt

destinate sapele. De exemplu, sapele destinate rocilor slabe au dinții înalţi, unghiul la vârf al

dinţilor este mic, iar pasul danturii mare, în contrast cu acestea, sapele destinate rocilor tari au

dinţi mici, cu unghiul la vârf mare (pentru a fi mai rezistenţi) şi cu .pasul mic. Pentru a mări

durata de utilizare a sapelor, fiecare dinte este încărcat cu material dur pe unul sau ambele

flancuri (prin sudură).

Pentru roci extratari dantura se realizează din plăcuţe de material dur, cu cap semisferic,

insertate în corpul rolelor; performanţele bune obţinute de sapele cu inserţii au condus la

extinderea lor şi la roci de tărie mai mică, în care caz capătul inserţiei are forma unei dălți.

Rolele pe care este amplasată dantura sunt astfel construite încât în timpul rotirii sapei ele

execută fie o simplă mișcare de rostogolire pe talpa sondei, dislocând roca prin sfărâmare

(cazul rocilor tari),fie printr-o mişcare complexa de rostogolire şi alunecare, dislocând roca

prin sfărâmare şi aşchiere (cazul rocilor slabe şi de tărie medie).

Lagărele sapelor cu role prezintă detalii constructive la fel de importante ca şi dantura,

având în vedere valoarea solicitărilor — apăsări pe sapă care merg până la câteva zeci de tone

şi turaţii de ordinul sutelor de rotaţii pe minut, precum şi condiţiile de lucru (temperaturi

ridicate, prezența noroiului etc.).

În afara lagărului cu rulmenţi sferici (B) care are, în principal, rolul de a menţine rola



179

pe ax, sapele mai sunt dotate cu lagăre cu role cilindrice (R) şi lagăre cu alunecare (A),

ambele fiind destinate preluării sarcinilor axiale mari, care se transmit de la prăjinile grele la

rolele sapei. În figura 5.9 sunt reprezentate principalele tipuri de lagăre folosite la sapele cu

trei role. De precizat că înlocuirea lagărelor cu role cilindrice cu lagăre prin alunecare

reprezintă o tendinţă menită să mărească durata de funcţionare a lagărelor la nivelul duratei

danturii.

Un mare dezavantaj al lagărelor prezentate în figura 5.9 (denumite şi lagăre de tip

deschis) este însă acela că ungerea lor se realizează numai iniţial (în primele minute de



180

funcționare a sapei pe talpa sondei) de către vaselina introdusă de către fabricant la montarea

rolelor pe axe; în continuare, ungerea este asigurată de către fluidul de foraj, ceea ce atrage

după sine o rapidă uzare, prin abraziune şi coroziune, a lagărelor.

Lagărele etanşe, de tip închis (figura 5.10) introduc două îmbunătăţiri funcţionale foarte

importante:

se evită accesul fluidului de foraj la lagăr cu ajutorul unor garnituri din material plastic

sau cauciuc (prevăzute cu armături elastice din oţel), montate între conuri şi fălci;

se asigură ungerea permanentă a lagărelor cu lubrifiant de bună calitate, înmagazinat

într-o cavitate din corpul sapei, echilibrarea presiunii din lagăre cu presiunea fluidului de foraj

din zona tălpii făcându-se prin membrane elastice de separare sau prin pistoane, ca în varianta

constructivă din figura 5.10.

Sistemul de spălare asigură curăţirea tălpii şi a rolelor de detritus şi se realizează după

două scheme principale:

spălarea interioară, caracterizata prin aceea că fluidul de foraj iese din corpul

sapei prin orificii practicate în bolta sapei şi curăţă dantura rolelor înainte de a ajunge



181

pe talpă;

spălarea exterioară (soluţie mai modernă), caracterizată prin aceea că jeturile de fluid

sunt dirijate direct pe talpa; sondei, în spaţiile dintre role, realizând curăţiri foarte bune

ale tălpii de detritus şi creşteri însemnate ale vitezei mecanice de avansare a sapei.

Întrucât aceste performanţe sunt realizate la viteze de jet foarte mari (70 —150 m/s),

orificiile sapelor sunt echipate cu duze speciale din materiale metalo-ceramice,

rezistente la abraziune. În figura 6.10 sunt reprezentate câteva modalităţi de fixare a

duzelor în orificiile sapelor cu role.

Recomandări generale pentru exploatarea sapelor cu role. Înainte de a fi introduse la puţ,

sapele sunt supuse unui control atent, pentru a se stabili daca corespund intervalului ce

urmează a fi forat, rolele sau fălcile nu prezintă crăpături, rolele se rotesc cu uşurinţă şi nu

prezintă jocuri axiale sau radiale la rulmenţi. De asemenea, se măsoară, diametrul sapei (cu

ajutorul şabloanelor inelare), dimensiunea filetului de legătură la garnitură sau la reducţie şi se

controlează dacă orificiile de spălare nu sunt înfundate şi dacă sunt echipate cu duzele



182

prevăzute în comandă geologo-tehnică a sondei.

Înşurubarea şi deşurubarea sapelor se face cu un dispozitiv special (amnar), care se

fixează în masa rotativă şi care trebuie să prindă numai pe corpul sapei.

Înainte de a ajunge la talpă, de regula pe înălţimea unui pas, se face o corectare a găurii de

sondă cu turaţie şi apăsare pe sapă reduse (pe acest interval sapa precedentă, pierzând din

diametru datorită uzării, a realizat o gaură de diametru mai mic). Contactul cu talpa trebuie, să

se realizeze atent, cu viteză mică, pentru a nu deteriora elementele dă lucru ale sapei.

După luarea contactului cu talpa, sapa trebuie supusă unui rodaj timp de 15—20 min, cu

apăsări şi turaţii reduse (8—10 kN şi 30—60 rot/min). Se măresc apoi treptat apăsarea şi

turaţia la valorile indicate în comandă geologo-tehnică şi se continuă forajul în aceste condiţii

până la uzarea sapei. Uzarea sapei se constată prin reducerea simţitoare a vitezei de avansare.

De regulă, se indica sondorului-şef timpul optim de menţinere a sapei pe talpă, acest timp

fiind stabilit prin calcul, pe baza încercării prealabile a sapelor în şantier. Dacă în timpul

forajului apar vibraţii longitudinale puternice în garnitură, se procedează la modificarea

apăsării pe sapă sau a turaţiei.

Sapa extrasa la suprafaţă trebuie spălata şi supusă unui control atent, trecându-se în fişa de

control a acesteia următoarele date: uzura danturii, uzură rulmenţilor, pierderea în diametru a

sapei, uzura duzelor, 'parametrii regimului de foraj, precum şi performanţele realizate (metraj

pe sapă, timp total de săpare). Toate aceste date sunt necesare întreprinderilor constructoare

(pentru remedierea eventualelor defecţiuni de fabricaţie) şi personalului operativ de la sondă

în scopul alegerii corecte a tipului de sapă (funcţie de teren) şi îmbunătăţirii regimului de

foraj.

Pentru caracterizarea gradului de uzură a danturii, se măsoară înălţimea golului Hc format

între doi dinţi consecutivi de pe aceeaşi coroana şi, în funcţie de înălţimea iniţială a dinţilor

Ho se calculează gradul de uzură realizat: o

co

HHH , încadrându-se apoi în codurile de

uzură de la 1/8 la 8/8, așa cum rezultă din figura 5.12.

Uzura lagărelor se apreciază, de regulă, pe bază gradului de uzură radială a acestora; cu

ajutorul unei lere-disc se măsoară uzura radială globală în milimetri (fig. 5.12) şi, ţinând



183

seama de jocul radial maxim indicat de întreprinderea constructoare (joc peste care apare

pericolul blocării conurilor pe butoni), se calculează gradele de uzură, codificate, de

asemenea, între 1/8 și 8/8.

Uzurile la dantură și rulmenți servesc serviciului tehnic al firmei pentru programarea

regimului de foraj.

O uzură uniformă şi avansată a danturii prin tocire sau autoascuţire (fig. 5.14) şi grade



184

asemănătoare de uzură la dantură şi rulmenţi denotă o alegere şi folosire corectă a sapei.

Ruperile frecvente de dinţi sunt cauzate de folosirea sapei în roci prea ţari, de un regim de

foraj forţat, sau de lucrul sapei pe resturi metalice; în astfel de situaţii se impune schimbarea

tipului sapei, reducerea apăsării şi turaţiei, curăţirea tălpii de resturi metalice.

O uzură neuniformă a danturii se poate datora rotirii excentrice sapei pe talpă, în care caz

este necesar să se echipeze partea inferioară a garniturii de prăjini grele cu stabilizatori. Uzura

puternică a danturii numai pe o anumită parte a rolei denotă blocarea acesteia pe buton,

blocare cauzată de folosirea unei apăsări excesive în roci plastice, de manşonarea sapei sau de

uzarea puternică a lagărelor, ca urmare a unor defecţiuni constructive; în astfel de situaţii este

necesară aplicarea unei apăsări şi turaţii adecvate tipului. rocii, îmbunătăţirea spălării tălpii

şi înştiinţarea întreprinderii asupra defecţiunilor constatate.

Uzarea sapei în diametru, (măsurabilă cu şabloane inelare) se manifestă prin uzarea

contraconurilor şi a dinţilor periferici. Ea se poate datora unei roci prea abrazive faţă de tipul

sapei folosit, vibraţiilor laterale sau lucrului îndelungat la lărgirea găurii şi se previne printr-o

alegere corectă a sapei, introducerea de stabilizatori în garnitura de prăjini grele şi folosirea de

corectoare sau lărgitoare atunci când se impune lărgirea găurii.

Uzarea eroziva a căilor de circulaţie (duze, locaşuri de duze) se poate datora unui regim

hidraulic prea intens, unui fluid de foraj abraziv, fixării necorespunzătoare a duzelor; pentru a

reduce intensitatea uzării sunt necesare: micşorarea debitului, curăţirea fluidului de particule

abrazive şi montarea etanşa a duzelor în corpul sapei. Uzura duzelor se măsoară cu şablonul

din trusă sau cu un şubler.

Urmărirea sistematică a uzării sapelor, în corelare cu regimul de foraj aplicat şi

performanţele obţinute, poate contribui într-o măsură importantă la creşterea performanţelor

acestora şi la micşorarea costului forajului.

5.4.2. Sape lărgitoare

Sapele lărgitoare permit lărgirea unei găuri de sondă săpate anterior cu o sapa de

diametru mai mic. Şi aceste tipuri de sape sunt executate în mai multe variante constructive,

în funcţie de tăria formaţiunilor prin care trebuie să se foreze.

Sapele lărgitoare cu lame (fig. 5.15, a) se folosesc în roci moi şi sînt construite dintr-



185

un corp cilindric, gol la interior, prevăzut cu filete de legătură, la ambele capete, la care se

sudează patru lame, armate cu material dur.

Sapele lărgitoare cu role (fig. 5.15, b) sunt alcătuite tot dintr-un corp central, cu filete

de legătură la ambele capete, la care se fixează, în locaşuri special amenajate, trei ansambluri

de conuri (fiecare ansamblu fiind alcătuit din conul cu dinţi, sistemul de lagăre şi bucşe,

precum şi axul de sprijin). Conurile sunt piese interschimbabile, prezentând danturi şi

armături specifice, în funcţie de tăria rocilor. Spălarea poate fi internă, externă (între role) sau

mixtă (prin montarea de duze cu diametre convenabile sau oarbe în bucşele portduze) .

Pentru o mai bună ghidare a sapelor lărgitoare, la partea inferioară a acestora se

înşurubează (direct sau prin intermediul câtorva prăjini de foraj) o sapă-pilot, de diametrul

găurii săpate anterior.

Ansamblul sapă-pilot — sapa lărgitoare se foloseşte în special la forarea găurilor de diametre

mari, unde prezintă avantajele:

micşorează pericolul devierii găurii de sondă, fiind mai bine ghidate în timpul

forajului;

costul sapelor lărgitoare cu role este mai redus în comparaţie cu cel al sapelor

cu role obişnuite de aceeaşi dimensiune, având în vedere faptul că numai rolele

sunt înlocuite, o dată cu uzarea lor în exploatare.

Pentru realizarea de găuri cu diametru mare sub şiul unei coloane tubate se pot folosi

lărgitoare hidraulice cu lame expandabile (fig. 5.16), lame care sunt aduse în poziţie de lucru

la pornirea circulaţiei.



186

5.5 Carotiere

Carotierele se utilizează în forajul de prospecţiune şi explorare, pentru obţinerea

carotelor (eşantioane) în procesul de carotaj

mecanic. Funcţie de locul recoltării se numesc:

carotiere pentru carotaj în talpa sondei şi carotiere

laterale (ciupitoare).

2.1. Carotiere pentru carotaj în talpa sondei

au în partea inferioară instrumentul de

dislocare (capul de carotieră). Carotierele simple

sunt formate din tubul carotier, reducţie (piesă

care face legătura cu prăjina), capul de carotieră

şi reţinătorul de probă. Fluidul de

foraj circulă prin spaţiul dintre carotă şi tub (Fig.

5.17).

Carotiere duble utilizate la forajul sondelor pentru

petrol şi gaze, sunt formate din două tuburi

concentrice (tub carotier şi tub portcarotă, cu

supapă de evacuare a fluidului), reducţie, cap de

carotieră şi reţinătorul de probă. Tubul portcarotă

poate fi fix, sau mobil, atunci când legătura cu

tubul carotier se face cu ajutorul unor rulmenţi. Acest din urmă tip se foloseşte la obţinerea



187

unor probe netulburate în roci slab consolidate Carotiere amovibile sunt cele la care tubul

portcarotă se lansează de la suprafaţă prin interiorul garniturii de foraj. Extragerea se face cu

ajutorul unui dispozitiv special (coruncă) lansat prin garnitură cu un cablu. Se

utilizează în cazul carotajului pe intervale mari, sau în carotajul intermitent, la intervale mici.

Avantajul constă în extragerea de carotă, fără scoaterea garniturii.

Carotierele pentru extragerea probelor orientate sunt instrumente speciale, din două

sau trei tuburi concentrice, prevăzute cu dispozitive de măsurare a orientării carotei.

2.2. Carotiere pentru recoltarea probelor din pereţii găurii de sondă (carotiere laterale,

ciupitoare laterale) sunt alcătuite dintr-un corp central, pe care sunt legate ciupitoarele

(păhărele). Acestea sunt împinse în peretele sondei cu diferite metode (frecvent prin

explozie) şi sunt apoi extrase la suprafaţă.

Capetele de carotieră sunt de tipul: cu lame, cu inserţii (ştifturi), cu role şi cu

diamante. Capetele de carotieră cu lame se folosesc pentru forajul în roci slab consolidate.

Coroanele cu inserţii din material dur (sinterizat), de tip widia (wie-diamant = ca diamantul)

(carbură de wolfram), se folosesc în roci cu duritate variabilă (slabe până la tari). Funcţie de

duritate se alege tipul de aliaj din care sunt alcătuite inserţiile. Acestea sunt plăcuţe cu forme

diferite (paralelipipedică, rombică, hexagonală, pentagonală) şi lungimi de 7-24mm.

Capetele de carotieră cu role se utilizează în roci cu durităţi medii şi mari. Pot să fie echipate

cu 4, 6, sau 8 role. Capetele de carotieră cu diamante sunt asemeni sapelor, cu diamante

insertate, sau cu diamante impregnate.

3. Instrumente de dislocare cu destinaţie specială

Sapa şpiţ (sapa cu vârf) se obţine dintr-o sapă coadă de peşte, subţire, căreia i se taie

colţurile lamelor. Acest tip de sapă se foloseşte la corectarea găurilor de sondă cu

neregularităţi, sau curăţirea sondelor în care au avut loc surpări. Se foloseşte şi la frezatea

şiului după cimentare, pentru continuarea forajului. Sapa cu lame elicoidale se utilizează la

devierea voluntară a găurilor de sondă. Lărgitoarele sunt folosite pentru mărirea diametrului

găurii de sondă. Pot fi cu lame (pentru roci slabe) şi cu role, pentru rocile tari.



188

BIBLIOGRAFIE Consuela Dogaru, Gheorghe Horhoianu, Ștefan Partenie, Forajul sondelor, Manual pentru

clasa a X a licee industriale cu profil de petrol, meseria sondor foraj și exploatare zăcăminte

de petrol și gaze și școli profesionale, Editura Didactică și Pedagogică RA, București, 1992

Constantin Dogaru, Gheorghe Horhoianu, Ștefan Partenie, Forajul sondelor, Manual pentru

licee industriale cu profil mine-petrol-geologie, meseria petrolist, clasa a XI a

și școli profesionale, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1984

A. Miliutin et al, MANUALUL INGINERULUI PETROLIST, VOL 41, EDITURA TEHNICĂ,

1957

N. Pîrvulescu, M. Bobîrnac, I. Ionescu, A. Kevorkian, I. Costin, N. Ștefănescu, G. Fezi, I.

Banciu, G. Georgescu, MANUALUL INGINERULUI PETROLIST, VOL 42, EDITURA

TEHNICĂ, București, 1957

Avram, L. Elemente de tehnologia forării sondelor, Editura Universităţii Petrol-Gaze din

Ploieşti, 2011.

Consuela Dogaru, Gheorghe Horhoianu, Nicolae Nicolescu, Forajul sondelor, Manual pentru

licee industriale cu profil de mine-petrol-geologie, meseria petrolist, clasa a XI-a şi şcoli

profesionale, Editura Didactică şi Pedagogică Bucureşti, 1984

Grigore Tatu, CARNET TEHNIC – FORAREA SONDELOR, EDITURA TEHNICĂ,

București, 1983

Neculai Macovei, Echipament de foraj, Editura Universitatea din Ploiești , 1996

[I1]http://www.beninstal.ro/articole/scurta-istorie-a-forajului

[I2] Prof. dr. Davorin Matanović, DRILLING TECHNIQUEDRILLING TECHNIQUE

[I3] Drilling Engineering – PE 311, Rotary Drilling System, Drilling Engineering – Fall 2012

[I4] Top Drive Drilling System, Varco Systems, 800 HP/500 TON, 700HP/500 TON,

Technical Bulletin, April 1998

[I5] Alco Energy Industries Inc. Brochure, One Source for Rig Handling Tools and Drilling

Equipments Solution

[I6] L. D. Davis, Third Edition, Revised rotary drilling series, Unit I, Lesson 5, The Blocks

and Drilling Line Third Edition, Revised, published by PETROLEUM EXTENSION

SERVICE, The University of Texas at Austin Division of Continuing & Innovative Education

Austin, Texas

[I7] http://www.dkumar.org/exp/cbcr.pdf

[I8] http://www.treccani.it/export/sites/default/Portale/sito/altre_aree/Tecnologia_e_Scienze_



189

applicate/enciclopedia/inglese/inglese_vol_1/pag303-336ing3.pdf

[I9] Frank Langlo, Application of reliability centered maintenance on a drilling system

Master thesis, Department of Mechanical and Structural engineering and Material Science,

Faculty of Science and Technology, UIS Faculty supervisor: Professor Knut Erik Bang

Processing time 1st February until 15th June 2014, Stavanger, June 2014

[I10] Fundamentals of Onshore Drilling, Introduction to Onshore Drilling, presentation No. 1,

references:

• Bernt S. Aadnoy, Iain Cooper, Stefan Z. Miska, Robert F. Mitchell, Michael L. Payne:

Advanced Drilling and Well Technology Fundamentals of Onshore Drilling Introduction to

Onshore Drilling presentation No. 1

• Robello G. Samuel, Xiushan Liu: Advanced Drilling Engineering – Principles and

Design. Gulf Publishing Company, Houston Texas, 2009

• World Oil´s Handbook of Horizontal Drilling and Completion Technology.

Gulf Publishing Company, Houston, Texas 1991

• A Primer of Oilwell Drilling. Petroleum Extension Service, Houston, Texas 2001,

• Robello, R. G.: Downhole Drilling Tools. Gulf Publishing Company, Houston, Texas

[I11] Integral Blade Stabilizers, (Alloy Steel), Darron Catalog

[I12] Top Drive Drilling System (TDDS), Science & Technology Management Department,

China National Petroleum CorPoration, 2011

[I13] Well Planning, Engineering & Construction 11th – 13th Jan 2012 Mike Dyson, GM

Well Engineering BG Group [I14] Fundamentals Of Petroleum Engineering, DRILLING OPERATIONS, Mohd Fauzi

Hamid, Wan Rosli Wan Sulaiman, Department of Petroleum Engineering Faculty of

Petroleum & Renewable Engineering Universiti Technologi Malaysia [I15] Dr. Alfred William Eustes III, Drilling Engineering

[I16] Swivel, Matanović Davorin, profesor Faculty of mining, geology and petroleum engineering, Zagreb

[I17] http://www.rocequipment.com/rcd-machines/

[I18] http://www.yourarticlelibrary.com/water/tube-well/drilling-methods-for-tube-wells-

and-its-selection/61098/

[I19] Drilling & Geology Resource presentation for exercises related to Storvola &

Festningen Kjell Kåre Fjelde – UiS

[I20 ] LUCRĂRI PENTRU CAREU FORAJ, DRUM ACCES, FORAJ SI ECHIPARE



190

PENTRU PRODUCTIE, CONDUCTA DE AMESTEC LA SONDA 4379, PROIECT

NR. 2015011, MEMORIU DE PREZENTARE PENTRU OBTINERE ACORD MEDIU,

Beneficiar: OMV PETROM S.A., Proiectant general: S.C. EXPERT SERV S.R.L. – Ploiesti,

Proiectant specialitate: GAUSS S.R.L. – Timișoara, INFRA PLAN S.R.L. – București

[I21 ] https://www.scribd.com/doc/16176745/Drilling-Rig-Operations-a-to-Z-Rotary-Drilling-

Rig-Components

[I22 ] http://www.oil-gasportal.com/drilling/technologies/

[I23 ] http://slideplayer.com/slide/3606316/

[I24 ] http://www.slideshare.net/isnindian/basics-of-drilling-1

[I25 ] http://www.slideshare.net/KONSTANTINOSLONGOS/drill-string-and-drill-collars

[I26 ] http://geologie.vsb.cz/DRILLING/drilling/theory.html

[I27 ] http://www.unionleverdrilling.com/html_products/Upper-and-Lower-Kelly-Valve-

344.html

[I28 ] file:///D:/Downloads/training-trainingDocuments-trainingHandoutPDF-

02FINAL%20(2).pdf

[I29 ] Roussy, R. (2002). “The development of Sonic Drilling Technology.” geoDrilling, Vol.

10, No. 10, December

[I30] CABLE TOOL DRILLING, By Roger E. Renner, MGWC, NGWA President 2001

[I31] http://documents.tips/documents/foraj-special.html#

[I32] http://geologie.vsb.cz/DRILLING/drilling/theory.html

[I33] http://www.slideshare.net/aparaschos/drilling-rigs-thanos-paraschos-presentation

[I34] https://www.scribd.com/doc/204797406/Manual-Pentru-Operatiuni-de-Foraj-Petrom

[I35] http://millsmachine.com/products/hollow-stem-augers/hollow-stem-augers-overview

[I36] http://www.elsmerecanyon.com/oil/cabletoolrig/cabletoolrig.htm

[I37] http://www.globalsecurity.org/military/library/policy/army/fm/5-484/Ch9.htm

[I38]http://www.ondrill.ro/blog/geologie/proprietatile-fizice-si-mecanice-ale-rocilor-

traversate-de-foraj/

[I38] DESIGN OF A SONIC DRILL BASED ON VIRTUAL PROTOTYPE

TECHNOLOGY, Yu Wang, Baolin Liu, Qin Zhou, Yuanbiao Hu, Guomin Li

Key laboratory on Deep Geo-Drilling Technology of the Ministry of Land and Resources,

China, University of Geosciences, Beijing 100083, P.R.China. Received July 2012, Accepted

March 2013



191

CUPRINS

CAP I. INTRODUCEREA ÎN FORAJUL SONDELOR 3

1.1 Importanța lucrărilor de foraj 3

1.2 Scurt istoric al forajului sondelor 4

1.3 Definirea și scopul lucrărilor de foraj 5

1.4 Metode de foraj 6

1.4.1 Scurt istoric al metodelor de foraj 6

1.4.2 Clasificarea metodelor de forare 8

CAP. II PREGĂTIREA LOCAȚIEI PENTRU INSTALAȚIA DE FORAJ 22

2.1 Pregătirea locației 22

2.2. Lucrări pregătitoare 22

2.2.1 Amenajarea drumului de acces 25

2.2.2 Amenajarea careului sondei 26

2.2.3 Amenajarea platformei instalației de foraj 27

2.2.4 Amenajarea zonei de campare a personalului 29

2.3. Ciclul de foraj 31

CAP III INSTALAȚIILE DE FORAJ 34

3.1 Definirea și clasificarea instalațiilor de foraj 34

3.2. Surse energetice și tipuri de sisteme de acţionare ale instalaţiilor de foraj 38

3.2.1. Instalaţii de foraj acţionate diesel-hidraulic 39

3.2.1.1. Componenţa sistemului de acţionare a instalaţiei de foraj diesel-hidraulice 39

3.2.1.2. Instalaţia de foraj F200 — 2 DH 43

3.2.2. Instalații de foraj acționate electric 44

3.2.2.1. Instalaţiile de foraj acţionate cu motoare de curent alternativ 44

3.2.2.2. Instalaţiile de foraj acţionate cu motoare de curent continuu 45

3.2.2.3. Instalaţia de foraj electrică F 320 - EC 46

3.2.3. Instalații de foraj acționate diesel-electric 47

3.2.4. Gama instalațiilor românești de foraj 49

3.2.5. Montarea întreținerea și exploatarea instalațiilor românești de foraj 50

3.3. Turlele și masturile 59

3.3.1. Turlele piramidale 60

3.3.2. Masturi de foraj 63

3.3.3. Întreţinerea şi exploatarea turlelor şi masturilor 70



192

3.4 Componenta instalațiilor de foraj 71

3.4.1 Sistemul de manevră și scule de manevră și susținere 71

3.4.1.1 Rolul și alcătuirea sistemului de manevră 72

3.4.1.2. Mecanismul macara-geamblac 73

3.4.1.3 Geamblacul de foraj 76

3.4.1.4 Macaraua și cârligul de foraj. Blocul macara-cârlig 77

3.4.1.5. Troliul de foraj. Rol, componenţă, caracteristici 79

3.4.1.6. Cablul de foraj 96

3.4.1.7. Scule de manevră a garniturii de foraj 97

3.4.2 Echipamente de rotire 104

3.4.2.1. Masa rotativă 104

3.4.2.2. Capul hidraulic 107

3.4.2.3. Capul hidraulic de antrenare/motor (Top drive) 110

3.4.3. Sistemul de circulație a fluidului de foraj 114

3.4.3.1. Pompele de noroi 115

3.4.3.2. Alte elemente componente ale sistemului de circulaţie 124

3.4.3.3. Echipamente pentru prepararea, depozitarea, curăţirea şi condiţionarea

fluidului de foraj 126

3.4.4. Instalația de prevenire a erupțiilor 129

3.4.4.1. Prevenitoare de erupție 131

3.4.4.2. Manifoldul instalației de prevenire 136

3.4.4.3. Instalații de acționare și comandă a prevenitoarelor de erupție cu acționare

hidraulică 137

3.4.4.4. Ansambluri de echipamente de prevenire a erupțiilor 140

3.4.4.5. Montarea, întreținerea și exploatarea instalațiilor de prevenire a erupțiilor 140

CAP IV. GARNITURA DE FORAJ 143

4.1. Rolul garniturii de foraj 143

4.2. Componența garniturii de foraj 143

4.2.1. Prăjina de antrenare 144

4.2.2. Prăjinile de foraj 145

4.2.3. Prăjinile grele 148

4.2.4. Prăjinile intermediare 150

4.2.5. Reducţiile 151

4.3. Alte elemente componente ale garniturii de foraj 153



193

4.3.1. Canaua de siguranță 153

4.3.2. Stabilizatori, corectori 154

4.3.3. Amortizoare de vibrații 156

4.3.4. Protectoare de cauciuc 157

4.4. Solicitările garniturii de prăjini de foraj 157

4.5. Îmbunătăţiri constructive ale prăjinilor de foraj 158

4.6. Exploatarea, întreţinerea şl repararea prăjinilor de foraj 159

4.6.1. Manevrarea garniturii de foraj 159

4.6.2. Întreţinerea şi repararea prăjinilor de foraj 161

CAP V. INSTRUMENTE DE DISLOCARE A ROCILOR 164

5.1. Considerații generale asupra procesului de dislocare a rocilor 164

5.2. Proprietăţile fizice şi mecanice ale rocilor 164

5.2.1. Proprietăţile fizice ale rocilor 164

5.2.2. Proprietăţile mecanice ale rocilor 166

5.3. Clasificarea rocilor după rezistenţa lor la forare şi perforare 170

5.4. Instrumente de dislocare 171

5.4.1. Sapele de foraj 172

5.4.2. Sape lărgitoare 184

5.5. Carotiere 186

BIBLIOGRAFIE 188

CUPRINS 191

