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