Metody i Urządzenia Wiertnicze

autorzy: Arkadiusz Bochnowski

Sebastian Leputa Sebastian Kazecki

Mateusz Dubiel

Spis treści :

• Przewierty sterowane HDD• Mikrotuneling• Maszyny drążące TBM• Wiercenia poszukiwacze• Wiercenia studni głębinowych• Spis stron internetowych

Technika przewiertów sterowanych jest połączeniem konwencjonalnych technik bezwykopowego pokonywania przeszkód naturalnych i inżynierskich oraz wierceń kierunkowych stosowanych w górnictwie naftowym.Technika ta stosowana jest w przypadku kabli, przewodów ciśnieniowych oraz grawitacyjnych. Polega ona na wykonaniu otworu pilotowego, jego rozwierceniu do wymaganej średnicy i wciągnięciu w tak przygotowany otwór końcowy projektowanej rury lub kabla. Podstawowymi parametrami decydującymi o zastosowaniu tej techniki są długość i średnica przewodu oraz lokalne warunki geologiczne. Najdłuższe odcinki przewodów wykonywanych tą techniką nie przekraczają długości 200 m i średnicy 1200 mm.

Przewierty sterowaneHDD – Horizontal Directional Drilling

HDD – Horizontal Directional Drilling

W tabeli pokazano rekomendowane przez normy amerykańskie wymiary grubości ścianek i średnic rur stalowych w wierceniach HDD

*Przykładowy film z pracy urządzenia

Średnica , D (”) mm Grubość ścianki, t (”) mm

Do (6”) 152.4 mm (0,25”) 6.35 mm

(6-12”) 152.4 – 304.8 mm (0.375”) 9.53 mm

(12-30”) 304.8 – 762 mm (0.5”) 12,7 mm

Ponad (30”) 762 (D/t)=50

Wiertnica Vermeer Navigator D7x11a

Siła uciągu/pchania 3,5tony

Moment obrotowy 1500Nm

Długość /szerokość 4.0/1.2m

Żerdzie wiertnicze:DługośćPromień gięcia

1,83m37m

Wiertnica Vermeer Navigator D24a

Siła uciągu/pchania 8/11 ton

Moment obrotowy 2380 Nm

Długość /szerokość 4.6m/1.2m

Żerdzie wiertnicze:DługośćPromień gięcia

3.05m62m

MikrotunelingMikrotunelowanie -to najnowocześniejsza metoda bezwykopowej budowy rurociągów. Wykorzystanie mikrotunelingu to znaczące ograniczenia ingerowania w zagospodarowanie terenu oraz zmniejszenie do minimum oddziaływania na środowisko.Zaletami metody mikrotunelingu są:• precyzja wykonania kolektora dzięki laserowemu sterowaniu głowicą maszyny,• zminimalizowanie ilości robót ziemnych,• możliwość realizacji robót nawet przy wysokim poziomie wody gruntowej,• zmniejszenie do zera ingerencji w istniejące zagospodarowanie terenu i

środowiskonaturalne,• brak utrudnień w ruchu ulicznym,• możliwość realizacji robót niezależnie od warunków• atmosferycznych,• skrócenie czasu wykonywania robót.

Mikrotunelingschemat mikrotunelu

MikrotunelingPrzykłady głowic do różnego typu skał

MikrotunelingBudowa głowicy wiertniczej

1.tarcza urabiająca,2.kruszarka,3.silnik,4.elementy sterowania,5.przewaody płuczkowe,6.pompy płuczkowe

Mikrotuneling

Technologie bezwykopowe:*Techniki górnicze*Techniki wiertnicze:-Horyzontalny przewiert sterowany-Mikrotunel-Przewiert poziomy

*Przykładowy film z wykonania mikrotunelu

Maszyna drążąca TBMMaszyna drążąca lub TBM – jest to rodzaj maszyny służący do drążenia tuneli. Używana przede wszystkim w twardym, skalistym podłożu. Jakkolwiek stosuje się ją również w kruchych niestabilnych gruntach pozbawionych wód podskórnych lub głębinowych. Maszyny drążące są przewidziane do wytrzymania nacisku rzędu 300−500 MPa. Stosowane mogą być w spękanych i niestabilnych skałach, także przy dużym stopniu ich nawodnienia. W wyniku drążenia powstaje wyrobisko podziemne o kolistym kształcie. Maszyny TBM wyposażone są w wodoszczelne osłony tarczy, głowicy skrawającej oraz tyłu. Średnica tarczy wiertniczej jest uzależniona od indywidualnych potrzeb (czyli koniecznej szerokości tunelu). Rekordową średnicę 19,25 metra osiągnie tarcza użyta przy budowie tunelu pod rzeką Newą w Petersburgu.

* Przykładowa praca urządzenia TBM

Maszyna drążąca TBM

Działanie TBM

1. Cięcie koło (średnica 9,00 m)2. Zarejestruj = zewnętrzną powłokę chronić przed kroplami3.Przegroda4.Przestrzeń ciśnieniowa5.Zalane ściany6.Zawieszenie7. Kruszarki do kruszenia materiału gruboziarnistego8.Flush pipe- zawiezenie9.Tubbing10. Rektor buduje pierścienie tubbing11. Cylindry dociskowe .. obsługiwane na tubbing12. Trailer z transformatorów, zbiorniki, koncentratora dostaw kolejowego TBM

Przykładowa tarcza zmechanizowana TBM

Wiercenia poszukiwawczeRoboty poszukiwawcze prowadzi się w celu znalezienia złoża kopaliny użytecznej (roboty geologiczno- poszukiwawcze oraz w celu rozpoznania ,czyli dokładniejszego zbadania znalezionego złoża roboty (geologiczno- rozpoznawcze). Otwory wiertniczeOtwory wiertnicze w górnictwie wykonuje się do celów: • poszukiwawczych i rozpoznawczych, • eksploatacyjnych dla wydobywania ropy naftowej, gazu ziemnego, wód mineralnych, soli, siarki, • technicznych w kopalniach podziemnych.Główne czynności przy wykonywaniu otworów wiertniczych: • urabianie skały na dnie otworu, • usuwanie zwiercin z dna otworu, • zabezpieczenie ścian otworu przed osypywaniem się z nich skały, • pobieranie próbek przewierconych skał.

WiertniaWiertnia – zespół urządzeń i zabudowań wiertniczych znajdujących się w miejscu wykonywania otworu wiertniczegoElementy wiertni :• wieża wiertnicza,• głowica przeciwwybuchowa wraz z osprzętem,• maszynownia, w której znajdują się agregaty prądotwórcze oraz silniki

napędzające urządzenia wiertni ,• pompy płuczkowe,• rurociągi płuczkowe,• dół płuczkowy,• pomieszczenia biurowe, mieszkalne i gospodarcze.

*Film z pracy na wiertni

Urządzenia wiertnicze i ich parametry

Model Moc(KM)

Udźwig(t)

Topdrive

Rodzajnapędu

Zakreswiercenia (m)

National 1625 3000 606 tak SCR 7600F 400 3000 400 tak Diesel 6000 Mid-Continent U – 1220EB 2500 725 tak SCR 7800 

IDM 2000 2000 494 tak VFD 6600 Drillmec 2000 HP Walking Rig 2000 590 tak VFD 7400 

Drillmec 2000 HP 2000 590 tak VFD 7400 Bentec EuroRig 450 2000 450 tak VFD 6000 

Massarenti MAS 6000 E 1700 454 tak SCR 5000 

IRI 1700 1700 349 tak SCR 5800 MAS 6000 DE 1700 300 tak SCR 4000 National 110UE 1500 454 tak SCR 6000 Massarenti MAS 5000 E 1500 350 tak SCR 4500 

kierunkowe oraz poziome.≥ 1500 KM

National N-1625 z napędem spalinowo elektrycznym

• Moc-3000Km• Udźwig-606t• Rodzaj napędu-SCR• Jest to jedno z największych urządzeń tego typu w Europie

Wiertnia

Platforma wiertnicza

Platforma wiertnicza – najczęściej konstrukcja pływająca wyposażona w urządzenie wiertnicze, przeznaczona do wykonywania odwiertów pod dnem akwenu. Sporadycznie bywają wykorzystywane do eksploatacji podmorskich złóż węglowodorów (gaz ziemny,ropa naftowa) – w odróżnieniu od platform wydobywczych.

Typy platform wiertniczychIstnieje pięć zasadniczych typów platform wiertniczych:• fixed (stałe, np. Mittelplatte)• submersible (zanurzalne)• jack-up (np. Petrobaltic)• semi-submersible (półzanurzalne, np. Deepwater Horizon)• drillship (statki wiertnicze, np. JOIDES Resolution)Największą i najbardziej zaawansowaną platformą wiertniczą typu jack-up jest Maersk Inspirer. Dodatkowo jednostka ta wyposażona jest w moduł produkcyjny, co jest bardzo rzadkim przykładem platformy kombinowanej – wiertniczej również o zdolnościach produkcyjnych. Podstawowe dane Maersk Inspirera:• wydobycie ropy: 2 000 m³/dobę• wydobycie gazu: 1 500 000 m³/dobę• wydobycie wody: 10 400 m³/dobę• produkcja energii elektrycznej: 24 MW

Różne typy platform wiertniczych

Platforma wiertnicza typu semi-sub

Wiercenie studni głębinowych

Linia wiertnic do wykonywania studni obejmuje wiertnice lekkie, średnie oraz przystosowane do pracy w ciężkich warunkach, zaspokajając tym samym szeroki zakres potencjalnych potrzeb wiertniczych. W zależności od konkretnych potrzeb można wybierać między wymienionymi poniżej wiertnicami montowanymi na pojazdach ciężarowych, montowanymi na ciągnikach, wiertnicami o różnej sile uciągu, jak również wiertnicami zaprojektowanymi do wykonywania otworów o różnych głębokościach i średnicach..*Przykładowy film z wiercenia studni

Urządzenie do wiercenia studni TH 10

Urządzenie TH 10

Moduł wiertniczy TH 10 firmy Atlas Copco to hydrauliczna, przenośna wiertnica do studni, która idealnie sprawdza się przy realizacji małych i średniej wielkości projektów wiercenia studni w odległych miejscowościach oraz przy wierceniu płytkich studni do celów irygacyjnych. Moduł TH10 jest wyposażony w zewnętrzną sprężarkę i pracuje pod ciśnieniem do 350 psi (24 bar). Dodatkowe wyposażenie mogą stanowić napędzane hydraulicznie wewnętrzne pompy płuczkowe, które są dostępne w dwóch wersjach.

Strony internetowe z których jest opracowana prezentacja:

• http://home.agh.edu.pl/~cala/prezentacje/HDD_DD.pdf

• http://www.hddpilot.pl/metoda-mikrotunelowa/mikrotuneling-2

• http://www.citytunnelleipzig.info/tunnelbohrmaschine.php

• http://www.exalo.pl/pl/nasz-biznes/uslugi-wiertnicze

• http://wieze-wiertnicze.blogspot.com/2010/04/wieze-nafty-krakow.html

• http://www.szkolenia.katowice.pl/fck_pliki/Wiercenia.pdf?PHPSESSID=42b9dfb3ddbdbed6cdaadcdfba79b091