Calculul Profilului Forajului Orizontal Dirijat

CALCULUL PROFILULUI FORAJULUI ORIZONTAL DIRIJATing. topograf Eugen-Ioan ROSU, [email protected] 0730 530 715

1. CALCULUL PROFILULUI FORAJULUI ORIZONTAL DIRIJAT

1.1. Proiectarea profilului longitudinal al forajului

Pe plansa ce contine profilul terenului se deseneaza profilul forajului tinand seama de urmatoarele date:

hH

R R1 2

LI

12

3 4

56

R1 ,R2 ≥ max(Rp, Rs)

Rp-este raza minima de elasticitate al produsui de pozat :

-pentru tevi de otel Rp[m]=D[mm] * 100 / 83,337 2.1

-pntru PEHD daca t≥20o Rp[m]=D[mm] * 20 / 1000

Daca 20o ≥ t ≥10o atunci Rp[m]=D[mm] * 35 / 1000

Rs-raza minima de elasticitate a prajinilor de foraj ce se gaseste in literatura sub forma de tabele in functie de diametrul prajinii. Iata cateva valori: D=127mm ,utilizate la foreze mai mari de 70 Tf ,avem Rs=133m

D=90mm ,Rs =94,2 m

D=63mm Rs =65,9 m 2.2

D=32mm Rs=33,5 m

L>15m, h> 2m, H>5m 2.3

2.3 este conditia Apelor Romane pentru avizarea proiectului

I-inclinarea traseului forajului in punctual de start trebuie sa fie cuprinsa in intervalul 10d -20d din cauze constructive ale forezelor pt. foraj orizontal

Dupa calcularea si alegerea razei minime e curbura R se calculeaza in continuare pozitia punctelor de inflexiune 1,2,3,4,5,6 de pe traseul forajului:

P a g e | 1

mailto:[email protected]


R

Ihh

L L1

1

2

2

1

23

MD

L1 = MD * cos I L2 = R * sin I 2.4

h1 = MD * sin I h2 = R * (1-cos I)

Aplicatie:

Sa se traseze profilul subtraversarii raului Crisu Negru cu o conducta de otel cu diametrul D=324mm

Rezolvare:

a) Profilul longitudinal al terenului l-am obtinut ca urmare a masuratorilor in teren cu o statie completa si rezultatul masuratorilor l-am trecut in tabelul de maj jos:

pct cota dist partial

dist cumul

0 0 01 0.2 82 822 2.12 11.3 93.33 -0.23 4.7 984 -0.41 12.3 110.35 -3.23 0 110.36 0.6 41.6 151.97 -0.3 16.1 1688 0.3 21 1899 2.78 9 198

10 0.26 10.2 208.211 -0.41 28 236.212 0.07 42.3 278.5

APA -2.53

b) Am reprezentat grafic acest profil:

Anexa 1

c) Cu ajutorul formulelor empirice 2.1 se calculeaza raza minima de curbura a otelului:

Rp=324*100/83.337=389 m

d) Tinand seama de recomandarile 2.3 se calculeaza pozitia punctelor de inflexiune:

P a g e | 2



Din profilul terenului reprezentat in Anexa 1 observam ca

h1+h2≥5m+abs(cota5-cota1)

h1+h2≥5m+abs(-3.23+0.2)

h1+h2≥5m+3.03m=8.03m

adica axul forajului trebuie sa treaca la o adincime de minim 8.03m sub cota punctului de start astfel incat sa fie respectata conditia de minim 5m sub cota talvegului

Alegem I=10d apoi cu ajutorul formulelor 2.4 calculam mai intai h2

h2=389*(1-cos10d)=5.90m

h1≥8.03-5.9

h1≥2.12m

alegem h1=2.12m

2.12=MD*sin10d deci MD=12.20m

L1=12.2*cos10d L1=12.01m

L2=389*sin10d=67.55m

Cu datele astfel obtinute vom desena profilul forajului:

Anexa 2- observam ca profilul forajului este necorespunzator daca il trasam in acest mod deoarece in zona punctului 5 avem o diferenta de cota mai mica de 5m

e) Ajustam pozitia punctului de sart a forajujului precum si inclinarea I astfel incat sa obtinem un profil de forat corespunzator

Astfel,alegem I=12d ,MD=8m

L1=8*cos12d=7.82m

h1=8*sin12d=1.66m

L2=389*sin12d=80.87m

h2=389*(1-cos12d)=8.50m

f) Cu ajutorul datelor obtinute la punctul e)trasam profilul forajului plasandu-l simetric intre deschiderea exterioara a digurilor si obtinem Anexa3

g) Se verifica pe desenul intocmit la scra din anexa 3 daca sunt respectate toate conditiile 2.1, 2.2, 2.3

h) Apreciem ca profifilul din anexa 4 intruneste toate conditiile impuse deci se poate trece la executarea efectiva a acestui foraj

i) Pentru rapiditate in calcul se intocmeste foaia de lucru EXCEL

P a g e | 3



INTRODUCERE DATE DATE CALCULATE

P a g e | 4



PUNCTUL DE START PUNCTUL DE START INAINTE 0 INAINTE 0.000COTA 0 COTA 0.000

MASURAREA DISTANTEI FORAJ 0MASURAREA DISTANTEI FORAJ 0.000

INCLINATIA 78 INCLINATIA 78.000 SECTIUNEA DREAPTA A Δ INAINTE 7.825LUNGIMEA 8 Δ COTA -1.663INCLINATIA 78 Δ MD 8.000 INAINTE 7.825 COTA -1.663

MASURAREA DISTANTEI FORAJ 8.000

SECTIUNEA CURBA B Δ INAINTE 80.878INCLINATIA INITIALA 78 Δ COTA -8.501INCLINATIA FINALA 90 Δ MD 81.472RAZA DE CURBURA 389 INAINTE 88.703 COTA -10.164


SECTIUNEA DREAPTA C Δ INAINTE 0.000LUNGIMEA 0 Δ COTA 0.000INCLINATIA 90 Δ MD 0.000 INAINTE 88.703 COTA -10.164


SECTIUNEA CURBA D Δ INAINTE 80.878INCLINATIA INITIALA 90.00 Δ COTA 8.501INCLINATIA FINALA 102 Δ MD 81.472RAZA DE CURBURA 389 INAINTE 169.580 COTA -1.663


SECTIUNEA DREAPTA E Δ INAINTE 6.847LUNGIMEA 7 Δ COTA 1.455INCLINATIA 102 Δ MD 7.000 INAINTE 176.428 Tabel 2.1 COTA -0.208


P a g e | 5



1.2. Calculul de urmarire a profilului forajului pe durata executiei

Prajinile de foraj au lungimi standardizate la 3m, 4.5m, 6m, 9m

Pentru executarea acestei subtraversari se recomanda a se folosi un utilaj de fforaj orizontal de 100 Tf dotat cu prajini de lungime 9m si diametru de 127mm

1.2.1 Planificarea forajuluiIn timpul executiei se pune problema intocmirii unui tabel ce sa cuprinda inclinatia necesara a fi respectata pe fiecare prajina astfel incat sa ne inscriem cu executia pe profilul proiectatDin tabelul 2.1 se observa ca profilul forajului consta intr-un segment drept de 8m inclinat la 12d (citirea senzor 78d) urmat de un arc de cerc cu raza de 389m si lungime de 2*81.472=162.94 m si de un segment de dreapta de 7m.Deci dup ace foram 8m inclinat la 78 trebuie sa ne inscriem cu forajul pe arcul de cerc adica la fiecare metru forat sa schimbam inclinatia capului de forat cu αα=360/(2*π*R)α=0.147364 d/mDeci prima prajina de 9m foram cu inclinatia de start 12 pe o lungime de forat(MD) de 8m apoi pe ultimul metru dirijam forajul si foram cu 12-0.147364=11.85d

Prajina nr 2 incepem sa foram cu 11.85 iar pe parcursul acesteia vom dirija forajul incat la finalul acesteia sa obtinem o inclinatie de 11.85-9*0.147364=10.52d

Astfel intocmim un tabel de planificare a forajului:

Tabel2.2 PLANIFICAREA FORAJULUI PER PRAJINA

P a g e | 6



Nr.Prajina Lungime Inclinatia Inclinatie Lungime Observatii prajina proiect senzor forata CL [m] MD [m]

START 12 78 0 1 9 11.85 78.15 9 2 9 10.52 79.48 18 3 9 9.19 80.81 27 4 9 7.86 82.14 36 5 9 6.53 83.47 45 6 9 5.2 84.8 54 7 9 3.87 86.13 63 8 9 2.54 87.46 72 9 9 1.21 88.79 81

10 9 -0.12 90.12 90 11 9 -1.45 91.45 99 12 9 -2.78 92.78 108 13 9 -4.11 94.11 117 14 9 -5.44 95.44 126 15 9 -6.77 96.77 135 16 9 -8.1 98.1 144 17 9 -9.43 99.43 153 18 9 -10.76 100.76 162 19 9 -12.09 102.09 171 20 9 -12 102 180

Desigur,forand efectiv nu o sa putem respecta foarte exact tabelul de mai sus deci la fiecare prajina trebuie sa-i recalculam pozitia. Metodele de calcul al acestor pozitii le vom expune in continuare.

1.2.2 Metode de calcul in forajul efectivCunoastem urmatoarele date:Pozitia punctului 1I1 ,A1 inclinarea si azimutul in punctul 1I2 ,A2 inclinarea si azimutul in punctul 2ΔMD distanta forata din punctual 1 in punctul 2Se cer deplasarile relative pe cele 3 axe din spatiu,respectiv ΔNord,ΔEst,ΔVertPentru acest calcul se utilizeaza una din aceste metode:

1.2.2.1 Metoda tangetiala

P a g e | 7



ΔHoriz=O2=ΔMD*sinI2

Proiectia pe planul vertical:

ΔVert=ΔMD*cosI2

ΔHoriz=ΔMD*sinI2

P a g e | 8



Proiectia pe planul orizontal:

ΔEst=ΔHoriz*sinA2=ΔMD*sinI2*sinA2

ΔNord=ΔHoriz*cosA2=ΔMD*sinI2*cosA2

Deci formulele de calcul la aceasta metoda sunt:ΔNord=ΔMD*sinI2*cosA2

ΔEst=ΔMD*sinI2*sinA2

ΔVert=ΔMD*cosI2

Un calcul mai exact se obtine daca in formulele de mai sus in loc de unghiurile I2 si A2 se introduce media aritmetica a acostora,astfel putem denumi aceasta metoda:

1.2.2.2 Metoda mediei aritmetice a unghiurilorIn care Imau =(I1+I2)/2 Amau=(A1+A2)/2

ΔNord=ΔMD*sinImau*cosAmau

ΔEst=ΔMD*sinImau*sinAmau

ΔVert=ΔMD*cosImau

Nota:Daca ABS(A2-A1)>180deg atunci Amau=180deg+[(A1+A2)/2]

P a g e | 9



1.2.2.3 Metoda razei de curbura

Presupunem ca traseul forajului din punctul 1 in punctul 2 este de forma unui arc de cerc iar I1 , A1 respectiv I2 , A2 sunt tangente la acest arc in punctul 1 respectiv 2. Astfel putem scrie urmatoarele ecuatii:Lungimea cercului este data de formula generala:L=R*θrad adaptand acesta formula la figura de mai sus putem scrie:ΔMD=R1*(I2-I1)rad

Sau :ΔMD=R1*(π/180)*(I2-I1)deg

=>R1=(180/π)*(ΔMD/(I2-I1))

In sectiune verticala obtinem figura de mai jos

P a g e | 10



In care:ΔVert=R1*sinI2-R1*sinI1=(180/π)*(ΔMD/(I2-I1))*(sinI2-sinI1)ΔHoriz=R1*cosI1-R*cosI2=(180/π)*(ΔMD/(I2-I1))*(cosI1-cosI2)

In sectiune orizontala obtinem figura:

In care putem sa scriem:L2=R2*(A2-A1)rad

=>R2=(180/π)*(L2/(A2-A1))deg

ΔEst=R2* cosA1-R2*cosA2=R2*(cosA1-cosA2)Dar R2=(180/π)*(L2/(A2-A1))Iar L2=(180/π)*(ΔMD/(I2-I1))*(cosI1-cosI2)Deci:

P a g e | 11



ΔEst=ΔMD*(180/π)2*(cosI1-cosI2)*(cosA1-cosA2)/[(I1-I2)(A2-A1)]In mod asemanator se calculeaza si celelalte formule pentru ΔNord si ΔVert,asfel obtinem:

ΔNord=ΔMD(cosI1-cosI2)(sinA2-sinA1)/[(I2-I1)(A2-A1)]ΔEst= ΔMD(cosI1-cosI2)(cosA1-cosA2)/[(I2-I1)(A2-A1)]

ΔVert= ΔMD(sinI2-sinI1)/(I2-I1)Nota: toate unghiurile din acest chenar sunt exprimate in radiani

Se observa ca I1 ,I2 si A1 ,A2 sunt la numitorAnalizam cazurile particulare:Daca I1=I2 atunci :

ΔNord=ΔMD sinI1[(sinA2-sinA1)/(A2-A1)]ΔEst=ΔMD sinI1[(cosA1-cosA2)/(A2-A1)]

ΔVert=ΔMD cosI1

Unghiurile in radianiDaca A1=A2 atunci:

ΔNord=ΔMD cosA1[(cosI1-cosI2)/(I2-I1)]ΔEst=ΔMD sinA1[(cosI1-cosI2)/(I2-I1)]

ΔVert=ΔMD [(sinI2-sinI1)/(I2-I1)]Unghiurile in radiani

In cazul in care I1=I2 si A1=A2

ΔNord=ΔMD sin I1 cosA1

ΔEst=ΔMD sinI1 sinA1

ΔVert=ΔMD cosI1

Unghiuri in radiani

1.2.2.4 Metoda balantei tangentialeDistanta ΔMD se imparte in doua segmente egale si se cosidera ca pe parcursul primului segment ΔMD/2 forajul se deplaseaza cu inclinatia I1 si azimuth A1,iar pe parcursul celui de-al doilea segment forajul se deplaseaza cu inclinatia I2 si azimuth A2

Astfel,in proiectie vertical obtinem figura:

P a g e | 12



Astfel,putem scrie:ΔVert=(ΔMD/2)cosI1+(ΔMD/2)cosI2

ΔHoriz=(ΔMD/2)sinI1+(ΔMD/2)sinI2

In proiectie orizontala obtinem:

ΔNord=ΔHoriz1cosA1+ΔHoriz2cosA2=(ΔMD/2)(sinI1cosA1+sinI2cosA2)ΔEst=ΔHoriz1sinA1+ΔHoriz2sinA2=(ΔMD/2)(sinI1sinA1+sinI2sinA2)Deci,relatiile pentru aceasta metoda sunt:

ΔNord=(ΔMD/2)(sinI1cosA1+sinI2cosA2)ΔEst=(ΔMD/2)(sinI1sinA1+sinI2sinA2)

ΔVert=(ΔMD/2)(cosI2+cosI1)

1.2.2.5 Metoda curburii minimePresupune calcularea celui mai neted arc intre punctele 1 si 2Astfel relatiile din metoda balantei tangential se inmultesc cu factorul de raport(RF):

ΔNord=(ΔMD/2)(sinI1cosA1+sinI2cosA2)RFΔEst=(ΔMD/2)(sinI1sinA1+sinI2sinA2)RF

ΔVert=(ΔMD/2)(cosI2+cosI1)RF

P a g e | 13



RF=(PS+SR)/ArcPQR=[r tan(DL/2)+r tan(DL/2)]/[r (DL)]RF=(2/DL)tan(DL/2)Unghiul DL (Dogleg) se calculeaza astfel:cos DL=cos (I2-I1)-sinI1sinI2[1-cos(A2-A1)]

P a g e | 14


Documents

Calculul Profilului Forajului Orizontal Dirijat