Calculul si Constructia Utilajului Petrolier de Schela

CUPRINSCUPRINS1INTRODUCERE31.ALEGEREA TIPULUI DE INSTALATIE DE FORAJ1.1. Programul de construcie aj sondei51.2. Determinarea profilurilor coloanelor de burlane si a greutii fiecarei coloane...71.3. Alegerea sapei pentre forajul putului de adancime11 1.4. Alegerea tipodimensiunilor de prjinilor grele si calculul lungimii ansamblului de adancime....................................................................................................... 12 1.5 Verificarea la flambaj a ansamblului de prjini grele i determinarea componenei ansamblului de adncime.......................................................16 1.6. Alegerea tipodimensiunii de prajini de foraj si calculul lungimii ansamblului superior al garniturii de foraj17 1.7. Alegerea prjinii de antrenare.................................................................20 1.8. Alegerea instalaiei de foraj21 1.9. Concluzii.23

2.ALEGEREA PRINCIPALELOR UTILAJE ALE IF I PREZENTAREA PARAMETRILOR I CARACTERISTICILOR LOR2.1. Alegerea capului hidraulic242.2. Alegerea ansamblului macara-crlig262.3. Alegerea geamblacului de foraj..............................................................282.4. Alegerea elevatorului cu pene.................................................................312.5. Alegerea elevatorului pentru prjinile de foraj342.6. Alegerea chiolbailor362.7. Alegerea cablului de manevra372.8. Alegerea troliului de foraj.......................................................................402.9. Concluzii..................................................................................................413.PARAMETRII SI CARACTERISTICILE MOTOARELOR/GRUPURILOR DEACIONARE SI CALCULUL PUTERII INSTALATE3.1. Parametrii si caracteristicile motoarelor/grupurilor de acionare463.2. Alegerea modului de acionare473.3. Puterea consumatorilor auxiliari de fora503.4. Calculul puterii instalate.523.5. Concluzii.52

4 PROIECTAREA TROLIULUI DE FORAJ

4.1. Lanul cinematic de nsumare a puterii motoarelor/grupurilor de acionare (LCIPGA)si calculul coeficienilor de nsumare si de transmitere a puterii medii a unui motor/grup de acionare la arborele 1 al lanului cinematic534.2. Parametrii transmisiilor mecanice intermediare ale LCIPGA si verificarea criteriului de limitare a fenomenului de oboseala al ansamblului bucsa rola .................................................................................................................544.3. Reprezentarea lanului cinematic al sistemului de manevra si determinarea numrului de trepte de viteza.564.4. Tipurile de transmisii mecanice de intrare in in troliul de foraj (TF) si parametrii acestora..614.5. Tipurile de transmisii mecanice utilizate in cadrul lantului cinematic la TF si parametrii lor..584.6. Verificarea criteriului de limitare a fenomenului de oboseala al ansamblului bucsa-rola de la transmisiile cu lant ale TF..58 5.CONCLUZII................................................................................................74 6.BIBLIOGRAFIE...........................................................................................75

INTRODUCEREUn proiect nseamn o lucrare tehnica ntocmita pe baza unei teme date, care cuprinde calculele tehnico-economice, desenele, instruciuni de montaj si ntreinere etc., necesare executrii unei instalaii, construcii, maini, unui utilaj, dispozitiv, unei scule etc.Lucrarea tehnica este un studiu scris asupra unui subiect cu caracter tehnic, o scriere, o opera tiinifica.Lucrarea ca studiu scris este aciunea de a lucra / de a studia si rezultatul ei, adic o munca intelectuala susinuta depusa in vederea nsuirii de cunotine tiinifice temeinice intr-un anumit domeniu de specialitate.In ceea ce privete metoda de lucru vom utiliza o metoda cu profund caracter fenomenologic, avnd n vedere adevrul exprimat de academicianul Dumitru Dumitrescu (un mare hidrotehnician roman), si anume: Un calcul concret este complet numai cnd ptrunde in esena invizibil a fenomenului. [3]Dezvoltare utilajului petrolier este legata de dezvoltarea metodelor de foraj, extracie, transport si prelucrare a petrolului.Instalaiile de foraj, in funcie de metodele de foraj folosite, au avut urmtoarea evoluie:a) foraj percutant (cu cablu sau cu prjini);b) foraj percutant hidraulic;c) foraj rotativ hidraulic;d) forajul cu turbina si motor elicoidal.Tendinele care se manifesta in evoluia instalaiilor de foraj sunt: creterea puterii instalate si a capacitii instalaiilor de foraj construite; creterea valorilor parametrilor cinematici si dinamici (viteze, sarcini, presiuni, debite); modularea si interschimbabilitatea elementelor componente; folosirea transmisiilor hidraulice si pneumatice; acionarea instalaiei diesel-hidraulic, diesel electric in curent continuu, sau cu turbine cu gaze; automatizarea si mecanizarea.Instalaiile de extracie difer si ele in funcie de metoda de extracie utilizata:a) erupie captata (naturala);b) erupie artificiala;c) pompare;d) exploatare secundara:injecie de apa sau de gaze, care se poate face extracontural sau intracontural;stimulare aflux de petrol prin fisurare hidraulica sau injecie de abur; combustie subterana. [1] Forajul si construcia sondelor, exploatarea zcmintelor de tatei si gaze si transportul produselor sunt bazate pe utilizarea unui volum foarte mare de material tubular, diversificat ca forma si dimensiuni, cu performante la limita superioara a posibilitilor tehnice actuale. Realizrile privind adncimile de foraj (peste 8000 m la sondele de gaze si peste 10000 m la sondele pentru tatei), debitele si presiunile fluidelor transportate (diametrul conductelor de pana la 1420 mm si presiuni de pana la 120 bar) si perspectiva desfurrii forajelor pn la adncimi de 15000 m sunt determinate de progresele realizate in domeniul formelor constructive, materialelor, tehnologiilor de fabricaie i control, precum i a bazei de calcul de rezistenta i stabilitate pentru garnitura de foraj, burlanele pentru tubaj, evile de extracie i conducte.

In domeniul garniturii de foraj, in cadrul actualelor forme constructive, se remarca introducerea unor materiale si tratamente termica care sa conduc la obinerea gradelor de rezistenta superioare. De asemenea, se extinde utilizarea prjinilor de foraj din aliaje de aluminiu, realizate ca prototip si in tara noastr.O modificare relativ recenta in structura materialului tubular o reprezint acceptarea generala a burlanelor pentru tubaj si a evilor de extracie sudate fabricate din platbanda prin deformare plastica si sudare electrica prin presiune pe generatoare. Aceasta tehnologie de fabricaie ofer avantajul adaptrii cu uurina la fabricarea unei game largi de diametre si grosimi de perete superioare celei laminate. Procedeul implica, totodat, utilizarea unor oteluri cu un grad mai ridicat de puritate si o tehnologie moderna de sudare si control nedistructiv.Creterea adncimii de foraj ridica problema ca, pe lng asigurarea unor caracteristici mecanice cat mai ridicate ale materialului tubular, sa fie garantata si sigurana la exploatarea in medii corosive si in medii acide cu hidrogen sulfurat. Aceste cerine contradictorii se rezolva printr-un complex de masuri privind creterea puritii otelului si aplicarea unor tratamente termice riguros conduse, care sa asigure ncadrarea limitei de curgere intr-un domeniu restrns de valori.In cadrul sondelor corosive, se remarca tendina de extindere a utilizrii materialului tubular executat din otel inoxidabil si din superaliaje pe baza de nichel sau cobalt. Dei costul acestora este foarte ridicat, ele sunt superioare din punct de vedere tehnico-economic soluiilor actuale prin faptul ca rezistenta ridicata permite utilizarea evilor de extracie cu perei subiri - dublnd practic producia sondei si fcnd inutile injectarea inhibitorilor de coroziune si interveniile in exploatare.Evitarea accidentelor in exploatarea materialului tubular este legata direct att de tehnica de control cat si de proporia acesteia. De aceea, pe plan mondial se manifesta, pe de o parte, tendina de cretere a volumului si complexitii operaiilor de control uzinal si, pe de alta parte, efectuarea controlului in condiii de antier de ctre firme specializate. Se utilizeaz uniti complexe de control nedistructiv, care asociaz metode de control magnetic, cu ultrasunete si cu radiaii, care asigura depistarea defectelor, a orientrii si dimensiunilor acestora, msurarea grosimii de perete si sortarea materialului tubular in funcie de marca otelului.In paralel cu dezvoltarea unor noi materiale si tehnologii de fabricaie, care sa sigure performante maxime materialului tubular, valorificarea deplina a caracteristicilor acestuia a impus modernizarea bazei calculului de rezistenta si stabilitate si dezvoltarea a noi tipuri constructive, in principal privind mbinrile filetate. Se remarca in aceste sens aplicarea metodei elementului finit la calculul mbinrilor filetate, determinare presiunii exterioare critice de pierdere a stabilitii burlanelor pentru tubaj la solicitri compuse innd seama de erorile de forma, de abaterile grosimii de perete si de nivelul tensiunilor proprii, calculul durabilitii garniturii de foraj pe baza metodelor mecanicii ruperii materialelor, precum si dezvoltarea unei game largi de forme constructive pentru mbinrile filetate ale burlanelor pentru tubaj si evilor de extracie, cu rezistenta la smulgere si etaneitate sporite.Obiectivul utilizrii la parametri maximi a materialului tubular se realizeaz prin luarea in consideraie a ansamblului problemelor privind proiectarea, construcia si exploatarea acestuia. [8]

CAPITOLUL 1 ALEGEREA TIPULUI DE INSTALATIE DE FORAJ 1.1. Programul ele construcie al sondeiModul de ntocmire a programelor de tubaj difer, in foarte mare msura, in funcie de tipul sondelor si de caracteristicile geologice ale regiunii in care urmeaz sa fie spat sonda respectiva.Pentru sondele de exploatare din regiunile bine cunoscute, in care programe similare de tubaj au mai fost efectuate, problema se rezuma mai mult la o raionalizare a procedeelor de lucru utilizate, in scopul scderii preului de cost al sondei si, totodat, a mbuntirii condiiilor de spare si exploatare.Una din cele mai dificile probleme in stabilirea programului de tubaj, o constituie estimarea adncimii formaiunilor ce trebuie traversate, si mai ales presiunilor acestor formaiuni.Stabilirea programului de tubaj al unei sonde, in special la sondele de explorare din regiuni cu caracteristici insuficient de bine cunoscute, sau numai estimate, consta in a determina numrul, dimensiunea si adncimea de fixare a coloanelor necesare, rezultate, din luarea in considerare a tuturor caracteristicilor geologice s-i petrografice ale formaiunilor ce urmeaz a fi traversate.In acest scop se stabilete, mai nti, adncimea si diametrul coloanei de explorare (sau a coloanei pierdute"), care condiioneaz diametrul coloanelor precedente si care sunt determinate de urmtorii factori principali: echipamentul de fund necesar aplicrii metodei de extracie artificiala a sondei; producerea simultana din mai multe orizonturi, metoda care necesita mai multe garnituri de tubing, izolate intre ele prin pachere; metoda de producie ce va fi folosita (coloana perforata, utilizri de filtre etc); alternativa sprii in continuare a sondei, la o data ulterioara.Diametrul coloanei va avea valoarea minim necesara ce rezulta din condiiile enumerate mai sus. Se va tine seama de spaiul din interiorul coloanei, necesar fixrii diverselor tipuri de echipament de producie, inclusiv de spaiul pentru efectuarea in condiii acceptabile a lucrrilor de instrumentaie pentru recuperarea eventualelor piese care rmn la put.In eventualitatea continurii forajului la o data mai trzie, trebuie acordata intervalului urmtor aceeai luare in considerare a condiiilor de punere in producie, ca pentru intervalul prezent.In cazul ca nu exista intenia de continuare a forajului, condiiile de punere in producie a formaiunii urmtoare mai adnci, sunt in realitate acelea care reprezint factorul principal de care trebuie sa se tina seama. Trebuie avut, de asemenea, in vedere ca pentru adncirea in continuare a sondei, sapa de dimensiune adecvata trebuie sa treac prin actuala coloana de producie (exploatare) si ca dimensiunea se limiteaz la dimensiunea echipamentului de producie pentru orizontul urmtor.Fcnd abstracie de eventuala continuare a forajului la orizonturi mai adnci, diametrul coloanei de exploatare se alege, pentru cazurile uzuale de producere a sondei, de dimensiunile 4 1/2"... 5 1/2", si numai in cazuri rare (pentru sonde cu productivitatea presupusa a fi foarte mare, sau pentru sondele cu probleme dificile in perioada de exploatare), de dimensiunea 65/8" sau eventual mai mari. In ceea ce privete sondele de prospeciune spate cu diametru redus", coloana de exploatare se alege, de obicei, de dimensiunea sub 41/2".Nu trebuie sa se piarda din vedere faptul ca diametrul coloanei de exploatare determina si diametrul celorlalte coloane si ca acesta are o importanta deosebita asupra costului total a tubarii sondei. In tabelul urmator se da un exemplu de program de tubaj, aratandu-se si diametrele sapelor folosite .Diametrul coloanei precedente este determinat de mrimea admisibila a spaiului inelar. Pentru stabilirea raionala a adncimii de fixare a acestor coloane, este necesara o estimare cat mai apropiata de realitate a caracteristicilor formaiunilor ce urmeaz a fi traversate. In acest scop este important a se cunoate: adncimea formaiunilor cu presiuni anormal de mari; zonele cu pierderi de circulaie; zonele cu marne hidratabile si instabile; formaiunile foarte dure si durata mare a forajului, cum si formaiunile cu inclinare mare a stratificrii, apropiata de verticala; formaiunile cu temperaturi foarte mari.Cunoaterea cu cat mai multa exactitate a acestor factori, faciliteaz formularea programului de tubaj al sondei, acesta constituind etapa cea mai importanta a planificrii lucrrilor sondei respective.Programul de tubaj cel mai simplu prevede tubarea a doua coloane, coloana de suprafaa si coloana de exploatare, si este utilizat la sondele de exploatare si la cele fr probleme dificile de foraj, fiind cunoscut si sub numele de program cu coloana unica. Termenul este utilizat, in special, in cazurile cnd se trece, pentru simplificarea tubajului, la nlocuirea printr-o singura coloana de exploatare, att a coloanei pierdute", cat si a coloanei precedente care ndeplinete simultan rolul dublu de coloana intermediara si de coloana de exploatare.In cazul ca nlocuirea este ncununata de succes, msura este recomandabila, ducnd la realizarea unei economii importante de material tubular, la mrirea vitezei de foraj si la evitarea de avarii. In alte cazuri, insa, din cunoaterea insuficient de precisa a comportrii formaiunilor, metoda poate da natere la dificulti importante legate de eventuala pierdere a unei sonde, pierdere dificil de recuperat prin sparea de noi sonde cu acelai program simplificat.Operaia de tubare si cimentare a unei coloane de burlane la adncimea proiectata poate fi efectuata in condiii bune daca intre burlanele componente si teren exista un spaiu inelar de o anumita mrime. Mrimea necesara acestui spaiu inelar depinde de o serie de factori, intre care, se pot enumera, ca fiind cei mai importani, urmtorii: lungimea poriunii netubate (deschise) de formaiune traversata cu sapa; dimensiunea si tipul burlanelor care alctuiesc coloana; rectilinitatea si verticalitatea gurii sondei;natura formaiunilor traversate; caracteristicile fluidului de foraj; starea general a gurii de sonda etc.

Din datele iniiale cunoatem urmtoarele: adncimea final a sondei, HM = 2600m; programul de tubare a sondei: adncimea de tubare relativ pentru coloana de ordinul j:

yTj 0.12;0.4;0.75;1in; (1.1) diametrul nominal al coloanei de tubare de ordinul j (diametrul exterior al coloanei, deci i a burlanelor din componena ei, DCBj 185/8;133/8;85/85 in. (1.2)

yTj = (1.3)n care: HTj este adncimea de tubare a coloanei de ordinul j; HM adncimea maxim (final) a sondei. HTj =yTj HM (1.4)

HT1 = HCA = 0,12 2600 = 312 m; (1.5) HT2 = HCI (I) = 0,4 2600 = 1040 m; (1.6) HT2 = HCI (II) = 0,75 2600 = 1950 m; (1.7)HT3 = HCE = 1 2600 = 2600 m (1.8)

n care: HCA este adncimea de tubare a coloanei de ancorare; HCI(I) - adncimea de tubare a coloanei intermediare I; HCI(II) - adncimea de tubare a coloanei intermediare II; HCE - adncimea de tubare a coloanei de exploatare. n continuare se va prezenta programul de tubare pentru sonda de 2600 m, din datele de proiectare.jCBJ=CTJHCBJ=HTCB.JmLSmYT,jDCBJin(mm)Tip burlane i FDMCB,jmmCBJmmSap cu trei conuriDimCB.j-1mmimCB,j-1mm

DSP,jin(mm)TipulsapeiFU-C

1CA312

3120.12185/8473APIS498.5------

2CI(I)1040

7280.4133/8339.7APIB365.1------

3CI(II)19509100.7585/8219.1APIL244.5------

4CE260065015127APIL141.38.7563/4171.5MA 63/4 DGJ31/2REG198.7813.74

1.2 Determinarea profilurilor coloanelor de burlanei a greutii fiecrei coloane

n acest capitol se calculeaz i se determin profilul coloanelor de burlane intermediare (CI) i a coloanelor de exploatare (CE). Determinarea profilului fiecrei coloane de burlane se face pe baza diagramelor de tubare.

F Fig. 1.2 Profilul longitudinal al coloanelor de burlane

a) Determinarea profilului coloanelor de burlane intermediare CI(II) Conform diagramei de tubaj (fig. 1.2) pentru coloana de burlane intermediare CI(II) cu diametrul nominal DCI(II) =85/8= 219.1 mm, (1.2.1) HT2=1950 m (1.2.2) LT2=HT2 (1.2.3) f=1.5 t/m3 (1.2.4) rezult urmtoarele date:

Tabelul 1.2Caracteristicile CI(II) de 85/8 in, tip F = API L , HT3=1950, nt3=3:

i123

Li-1, m011801700

Li, m118017001950

lBi, m1180520250

sBi, mm8.9410.1610.16

CBiJ55J55N80

m1.Bi, kg/m47.6653.6253.62

qBi, N/m467.54526.012526.012

GBi, kN551.65273.53131.503

GCB,3, kN956.683

li = Li Li-1 (1.2.5) qBi = m1Bi g (1.2.6) GB.i = qBi lBi (1.2.7)

n care: Li este adncimea de tubare a tronsonului burlanului de ordinul i; Li-1 - adncimea de tubare a tronsonului burlanului de ordinul i-1; li - lungimea tronsonului i; OBi clasa de rezisten a oelului din care se confecioneaz burlanele de ordinul i; sBi grosimea de perete a burlanelor din tronsonul i; m1Bi masa unitar a burlanelor din tronsonul i; ( din STAS 875-86 , tab.3 ) qBi greutatea unitar a burlanelor din tronsonul i; Gi greutatea tronsonului i.

Se calculeaz greutatea coloanei de burlane intermediare, GCI(II) , cu urmtoarea relaie:

GCI = n care nt este numrul de tronsoane

b) Determinarea profilului coloanelor de burlane de exploatare (CE) Conform diagramei de tubaj (fig. 1.4) pentru coloana de burlane de exploatare (CE) cu diametrul nominal DCE =5 = 127 mm, (1.2.8) HT4=2600 m (1.2.9) pf1=1.5 t/m3 rezult urmtoarele date: (1.2.10)

Tabelul 1.3Caracteristicile CE de 5 in, tip F = API L , HT4=2600, nt4=3:

i123

Li-1, m014001950

Li, m140019502600

lBi, m1400550650

sBi, mm6.437.527.52

CBiJ55J55N80

m1.Bi, kg/m19.3622.3422.34

qBi, N/m189.92219.155219.155

GBi, kN265.888120.535142.450

GCB,3, kN528.873

1.3 Alegerea sapei pentru forajul puului de exploatareInstalaia de foraj reprezint totalitatea mainilor, utilajelor si instalaiilor necesare sprii unei sonde.Studiul pe sisteme al instalaiilor de foraj corespunde principalelor operaii care se efectueaz pentru forarea unei sonde, precum si principalelor grupe de maini si utilaje care intra in componenta acestor instalaii.Sistemele de lucru ale unei instalaii de foraj sunt: Sistemul de manevra - SM- cu ajutorul cruia se realizeaz ridicarea si coborrea sarcinilor; Sistemul de circulaie - SC - care asigura circulaia fluidului de foraj; Sistemul de rotire - SR - care realizeaz rotirea garniturii de prjini in timpul forajului.In cazul instalaiilor de foraj transportabile apare si sistemul de transport.Pentru asigurarea condiiilor de funcionare a sistemelor de lucru, instalaia de foraj mai cuprinde: sistemul de comenzi; instalaia de preparare si curare a fluidului de foraj; dispozitive de mecanizare si automatizare; ansamblul de scule; materialul tubular. Garnitura de foraj reprezint ansamblul elementelor prin intermediul crora se transmite, de la suprafaa la sapa, energia necesara forrii gurii de sonda. Principalele funciuni ale garniturii de foraj sunt: transmiterea la sapa a micrii de rotaie (la forajul rotativ cu masa), exercitarea apsrii pe sapa, introducerea sau extragerea sapei si a altor instrumente sau scule din sonda si asigurarea circulaiei fluidului de foraj.Problema principala privind construcia si exploatarea garniturii de foraj pentru forajul de adncime o reprezint garantarea siguranei in exploatare, care se realizeaz pe baza unui complex de masuri constructive, tehnologice si de exploatare.Structura garniturii de foraj depinde de adncimea sondei, de tehnologia forajului, de condiiile geologice etc.Principalele elemente componente ale garniturii de foraj sunt: prjinile grele, stabilizatorii, reduciile de legtura, prjinile de foraj cu racordurile speciale si prjina de antrenare.In scopul asigurrii interschimbabilitii si al exploatrii lor raionale, elementele garniturii de foraj, se executa in conformitate cu normele Institutului American al Petrolului (API), ale Organizaiei Internaionale de Standardizare (ISO), si cu standardele naionale care corespund practic cu normele internaionale. Standardele reglementeaz tipurile constructive, dimensiunile, condiiile tehnice si unele caracteristici mecanice, coninnd si prescripii privind materialele, tratamentele termice si condiiile de recepie. Normele tehnice de ntreprindere si caietele de sarcini introduc prescripii suplimentare privind condiiile de fabricaie, recepie si exploatare. [8] In figura 1.3.1 se prezint principalele pri componente ale unei garnituri de foraj clasica/convenional n cazul forajului cu masa rotativ.

Fig. 1.3.1 Garnitura de foraj (Gar. F.) clasica / convenional in cazul forajului cu MR:An. Ad. - ansamblu de adncime; s - sapa; RL - reducie de legtura;Cor. St. Ro - corector - stabilizator cu role; ASV - amortizor de ocuri si vibraii;PG prjina grea; Dpg diametrul nominal (exterior) al PG; St stabilizator;G -geala; LAn.Ad. - lungimea An.Ad.; An.S - ansamblul superior; PFI - prjina de forajintermediara; PF - prjina de foraj; Dpf - diametrul nominal (exterior) al PF;L An.s lungimea An.S.; Lgf lungimea Gar.F; PA prjina de antrenare; Pm ptraii mici; An.Ro antrenor cu role; PM ptrai mari; MR masa rotativa;RLCH - reducie de legtura intre CH si PA; VS/CS - ventil de sigurana / cana de sigurana; CH - cap hidraulic; c - crlig; MC - ansamblul macara - crlig.Operaia de tubare si cimentare a unei coloane de burlane la adncimea proiectata poate fi executata in condiii bune daca intre burlanele componente si teren exista un spaiu inelar de o anumita mrime. Mrimea necesara a acestui spaiu inelar depinde de o serie de factori, intre care, se pot enumera, ca fiind cei mai importani, urmtorii: lungimea poriunii netubate (deschise) de formaiune traversata cu sapa; dimensiunea si tipul burlanelor care alctuiesc coloana; rectilinitatea si verticalitatea gurii sondei; natura formaiunilor traversate; caracteristicile fluidului de foraj; starea generala a gurii de sonda etc.Fig. 1.3.2 Spaiul inelar" CBj si jocul minim dintre sapa si peretele interior alburlanului eu diametrul interior minim imCBj ;M.CB.j-mufa(M)CB.j.

Din tabelul 1.3.1 se alege spaiul inelar, CE, in funcie de diametrul nominal al coloanei de exploatare, DCE.

Tabelul 1.3.1Nr.Crt DDCB mm (in) CB mm CB,r mm RCB Condiii de foraj (C.F.)

Normale (N)Complicate (C)

RCB,rCSI,CB,rRCB,rCSI,CB,r

1.114,3(41/2)127(5)13,715,21015

0,0750,00980,0500,0650,1100,1500,0600,0900,1370,220

2.139,7(51/2)158,3(61/4)16,819,11520

3.168,3(65/8)193,7(75/8)20,223,22025

4.219,1(85/8)244,5(95/8)26,329,32530

5.273,1(103/4)289,4(113/4)32,835,830350,0600,0900,1370,2200,0800,1000,1900,250

6.323,8(123/4)339,7(133/8)38,940,83540

7.406,4(16)508,0(20)48,861,04550

DCE = 5 in = 127 mm CE = 15 mm Sapele pentru forajul sondelor de adncime destinate explorrii sau exploatrii zcmintelor de iei si gaze se mpart, dup modul de lucru al elementului activ asupra rocii, in doua mari categorii:>SAPE CU TI FIX in care se includ tipurile de sape cunoscute sub denumirile uzuale deo sape coada de peste" groase;o sape coada de peste" subiri; o sape cu trei lame; o sape monolit; o sape cu diamante;

>SAPE CU CONURI care au cea mai larga utilizare si in categoria crora tipul principal este reprezentat de sapele cu trei conuri (fig. 1.7)

Fig. 1.7 Construcia sapei cu trei role/conuri, cu splare exterioar (cu jet) J 1-falc; 2-con/rol; 3-dantur; 4-contracon; 5- lagre; 6-duz

Calculul i Construcia Utilajului Petrolier de Schel ---------------------------- Proiect

Pagina 52

Din tabelul 1.4 [3], se alege diametrul mufei coloanei de exploatare, DM.CE corespunztoare diametrului nominal al coloanei de exploatare, DCE .DCE=127 mm DMCE =141.3 mm Se calculeaz diametrul sapei, Ds, cu urmtoarea relaie:

(1.3.1) CE=0.12DCE=0.12127= 15.24 15 mm (1.3.2) DSPE=DM.CE+2CEr=141.3+215=171.5mm (1.3.3)Di.m.CI(II)=DCI(II)-2sB.M= 219.1 - 210.16 = 198.78 mm (1.3.4) (1.3.5) (1.3.6) Se alege o sap cu trei conuri MA 63/4 DGJ

n care: DSPE este diametrul sapei puului de exploatare; CE spaiul inelar pentru coloana de exploatare; DMCE diametrul mufei coloanei de exploatare; i.m.CI(II) jocul interior minim al coloanei intermediare CI(II) MA rezistena la foraj i abrazivitate (mediu - abraziv); D tipul danturii (oel, avnd contracon ntrit si prin tifturi din carburi metalice sinterizate) G tipul lagrelor (etane, cu alunecare); J tipul splrii (splare exterioar cu lichid, cu jet).

1.4 Alegerea tipodimensiunii de prjini grele i calculul lungimii ansamblului de adncime

Prjinile grele pentru foraj sunt evi cu pereii groi destinate exercitrii apsrii pe sapa. Ele se difereniaz din punct de vedere al tehnologiei de fabricaie si al formei. Din punct de vedere al tehnologiei de fabricaie, prjinile grele se executa in urmtoarele variante: Prjini grele forjate, STAS 11609 - 89, mbuntite pe toata lungimea; Prjini grele laminate cu alezajul prelucrat prin gurire, mbuntite pe toata lungimea; Prjini grele laminate executate din evi laminate cu perete gros, STAS 1898 - 80, normalizate si mbuntite la capete pe o lungime de circa 1500 mm. Prjinile grele forjate cu seciune circulara sunt standardizate n STAS 11609 - 89. Se execut n construcie mufa - cep i mbuntite pe toata lungimea. mbinrile sunt de tipul cu umr avnd degajri pentru reducerea tensiunilor. Fig. 1.8 Prjina grea cu seciune circular

Degajrile pentru pene si elevatori ofer mai mult sigurana la manevrarea prjinilor grele.Diametrul nominal al prjinilor grele, DPG, se calculeaz cu relaia urmtoare: DPG=DS -25mm (1.4.1)DPG= 171.5mm 25mm =146.5mm (1.4.2)Prjinile grele se aleg conform urmtorului tabel:Tabelul 1.5Ds(mm)149.2161.5161.5171.9187.3200212.7228.6269.5311.2349.2>374.7

DPG(mm)121139133(121)159(146)187(155)203(178)245(219)254(299)273(254)

Se aleg prjini grele circulare cu diametrul nominal DPG = 152,4mm Din tabelul 3 [3], se alege : * prjini grele circulare cu diametrul nominal: DPG = 152,4 mm = 6 in *diametrul interior al prjinilor grele: DPGi =71,5mm = 213/16 in *tipodimensiunea mbinrii filetate cu umr NC44 *masa unitara a prjinilor grele m1PG = 111.5 kg/m DPG=171.5 mm 25 mm = 145.5mm (1.4.3)Din tabelul 1.5 =>DPG=146mm (1.4.4)DPG.i=71.4 mm= 213/16 in (1.4.5)IFU NC 44m1PG=111.5 kg/mM.r=24.4 kNm (momentul de nurubare recomandat)i=2.81

i= (1.45)

iopt=2,5 i250

DPF mm(in)101,6 (4)114,3 (4)127 (5)

139,7 (5)

168,3 (6)

Pentru diametrul sapei de foraj determinat n subcapitolul anterior, Ds = 215.9 mm = se alege diametrul nominal al prjinii de foraj DPF = 4 in = 114.3mm Din tab. 3.16. [8], se aleg valorile celorlalte caracteristici de exploatare ale prjinilor de foraj, corespunztoare diametrului nominal al prjinilor de foraj: - masa nominala m= 20,83 Kg/m - masa cu racorduri m1PF= 33.4 Kg/m - grosimea peretelui s= 10.92 mm - diametrul interior DPfi= 84,4 mm

- aria prjinii de foraj A= 2455 mm

- modulul de rezistent WP= 105,83 cm - tipul ngrorii IEI - gradul NC 46 (4IF) - presiunea exterioara pe= 1391 bar - presiunea interioara pi= 1344bar - fora de traciune FPF= 2285 kN - momentul de torsiune MtPF= 56,84 kNm - tipodimensiune NC46 (IF)n care: FGFM este apsarea maxima realizata de garnitura de foraj, in kN GGFM greutatea maxima a garniturii de foraj, in kN

- densitatea fluidului de foraj, in

- densitatea otelului, in GAnPG greutatea ansamblului de prjini grele, in kN GAnPF - greutatea ansamblului de prjini de foraj, in kN LAnPG lungimea ansamblului de prjini grele, in m qPG greutatea unitara a prjinilor grele, in N/m LAnPF - lungimea ansamblului de prjini de foraj, in m qPF - greutatea unitara a prjinilor de foraj, in N/m m1PF masa unitara a prjinilor de foraj, in kg/m

APF aria prjinilor de foraj, in mmLAnPG-HM-LAnAd (1.6.0)LAnS=3700-90.02=3609.98m (1.6.1)GAnS=gAnS*LAnS (1.6.2)GAnS=321.65*10-3(kN/m)*3609.98(m)=1161.15kN (1.6.3)GGF=GAnS+GAnAd (1.6.4)GGF=223.9kN+1161.15=1385kN (1.6.5)

1.7 Alegerea prjinii de antrenare

Prjinile de antrenare sunt elemente ale garniturii de foraj prin intermediul crora se transmite micarea de rotaie de la masa rotativ la prjinile de foraj, ele asigurnd circulaia fluidului de foraj de la capul hidraulic la prjinile de foraj. Dup forma seciunii transversale, prjinile de antrenare pot fi ptrate sau hexagonale. Forme constructive i condiii tehnice. Prjinile do antrenare se execut n dou variante constructive: monobloc (executate prin forjare) i n construcie combinat, constnd dintr-un corp (laminat) i reducii asamblate prin nfiletare.Prjinile de antrenare forjate (monobloc) se execut cu seciune ptrat sau hexagonal, avnd mbinarea superioar muf cu filet sting, pentru asamblare cu capul hidraulic, i mbinarea inferioar cep cu filet dreapta, pentru asamblare cu prjinile de foraj, conform STAS 1897-80 i API Spec. 7.. Seria I este preferenial iar seria II se execut la cerere. Prjinile de antrenare laminate conform STAS 4344-80 se execut numai cu seciunea ptrat. Corpul prjinii se execut prin laminare, avnd la extremiti filete cep stnga i dreapta. Prjina se echipeaz la captulsuperior cu o reducie muf-muf iar la captul inferior cu o reducie muf-cep. Asamblarea reduciilor de legtur la corpul prjinii se realizeaz prin mbinri filetate cu dublu blocaj: pe spirele filetului i pe suprafaa conic lis, n prelungirea filetului. Dimensiunile suprafeei conice de blocaj sunt astfel determinate nct s asigure un ajustaj cu strngere, asamblarea realizndu-se, de regul, prin nclzirea reduciei. Din {8} se alege o prjin de antrenare cu seciune hexagonala cu urmtoarele caracteristici:-element de imbinare superior mufa;-element de imbinare inferior cep;- dimensiunea nominal 108 mm (41/4 in);- lungimea prii de antrenare l1 = 11278 mm;- lungimea total l =12192 mm;- mrimea i tipul mbinrii superioare (muf) [in] 65/8 REG;- mrimea i tipul mbinrii inferioare (cep) [in] NC 46(4 IF), NC 50 (41/2 IF);- diametrul interior d3 =71,4mm;- latura ptratului a = 108,0mm;- d1 = 196,8mm;- d2 = 158,7mm;- masa 800 kg.

PFFA(c)DPAI(mm/in)lPA(m) a (mm)mPA(kg)IFU(superior M)

NC 50

133

82.612.192133.41040 REG

1.8 Alegerea tipului instalaiei de foraj Instalaia de foraj reprezint totalitatea mainilor, utilajelor si instalaiilor necesare sprii unei sonde. Studiul pe sisteme al instalaiilor de foraj corespunde principalelor operaii care se efectueaz pentru forarea unei sonde, precum si principalelor grupe de maini si utilaje care intra in componenta acestor instalaii. Sistemele de lucru ale unei instalaii de foraj sunt: Sistemul de manevra SM- cu ajutorul cruia se realizeaz ridicarea si coborrea sarcinilor; Sistemul de circulaie - SC - care asigura circulaia fluidului de foraj; Sistemul de rotire - SR - care realizeaz rotirea garniturii de prjini in timpul forajului. In cazul instalaiilor de foraj transportabile apare si sistemul de transport. Pentru asigurarea condiiilor de funcionare a sistemelor de lucru, instalaia de foraj mai cuprinde: sistemul de comenzi; instalaia de preparare si curare a fluidului de foraj; dispozitive de mecanizare si automatizare; ansamblul de scule; materialul tubular. [1] Alegerea instalaiei de foraj se face pe baza sarcinii maxime utile (sarcinii maxime de lucru), FCM FCM=max(FCMT,FCMD) (1.8.0)

(1.8.1)

f=0,2; a=1m/s; = 1,563 t/m; (1.8.2) GCBM=max(GCI,GCE) (1.8.3) GCBM= 1599.47 kN (1.8.4) l=1.25+0.25ln(10-3HCI) (1.8.6) l=[1.25+0.25ln(10-3*2405)]t/m3=1.46938t/m3 (1.8.8) FCMT= 1599.47 kN= 1597.9281 kN (1.8.9) Fi=mac

FCMD=GgfM+FDM (1.8.10)

FDM600 GgfM=1385.05 KN l=1.46938

FCMD=1385KN (1.8.11) FCMD=1725.793342 KN

FCM=FCMD= (1.8.12) n care: FCM este sarcina maxima de lucru, in kN FCMT sarcina maxima rezultata in timpul tubrii sondei cu cea mai grea coloana de burlane GCBM, in kN

FCMD=GGFM (1.8.13) GGFM= 1385.05 kN Din tabelul urmtor se alege forta suplimentara la crlig necesar desprinderii, FCS, in funcie de adncimea finala (maxima) a sondei, HM: FCS=450kN

Tabelul 1.8 HM m

[0,2000] [2000,3000] [3000,4000][4000,5000][5000,6000]

FCS kN

250 350 450 550 600

Pe baza mrimii sarcinii maxime de lucru, FCM, determinate se alege msura sarcinii maxime utile tipizate. Din tab. 1.1. [1], se alege o instalaie de foraj F200 - 2DH, instalaie care are urmtorii parametri principali:- Sarcina maxim la crlig: FCM = 2000 kN;- Intervalul adncimilor de foraj recomandate: (20004000)m;- Puterea instalat minim fr grupuri motopompa: 1310 kW (1780 CP);- Efortul maxim n cablul de manevr: 25 kN;- Diametrul cablului de manevr: 32 mm;- Numrul de role la macara: 5;- Puterea minim la intrare n masa rotativ: 370 kW (500 CP);- Diametrul seciunii de trecere recomandat la masa rotativ: 520,7 mm (201/2 in);- Puterea la arborele pompei recomandat: 515 kW (700 CP);- Numrul de pompe (inclusiv motopompele): 2;- nlimea liber a mastului (informativ): 38 m;- nlimea minim a podului sondei: 4 m.

1 .9 Concluzii

Acest capitol a avut drept scop determinarea parametrilor principali ai unei instalaii de foraj precum i alegerea tipului de instalaie de foraj pe baza parametrilor determinai i anume: programul de construcie al sondei (care a avut ca scop proiectarea sondei n ansamblu pe baza datelor iniiale de proiectare i determinarea caracteristicilor sondei); determinarea profilului coloanelor de burlane necesare tubrii sondei respective i calculul greutii coloanelor de burlane folosite; alegerea garniturii de foraj pentru adncimea maxim (pentru acest lucru a fost necesar sa ne alegem mai multe componente ale garniturii de foraj pe baza unor calcule i cu ajutorul tabelelor i stasurilor ntocmite n acest sens). Alegerea garniturii de foraj s-a fcut plecnd de la componentele de fund ale instalaiei de foraj ctre suprafaa. In funcie de diametrul burlanelor de tubare s-a ales sapa corespunztoare, n funcie de diametrul sapei de foraj s-au ales prjinile grele i s-a determinat lungimea ansamblului de prjini grele. Prjinile de foraj au fost alese tot n funcie de diametrul sapei de foraj dup care s-a calculat lungimea ansamblului de prjini de foraj. Pentru a se putea alege instalaia de foraj corespunztoare a fost necesar sa se calculeze greutatea totala a garniturii de foraj. n final s-a ales instalaia de foraj corespunztoare parametrilor determinai anterior.

CAPITOLUL 2ALEGEREA PRINCIPALELOR UTILAJE ALE INSTALATIEI DE FORAJ I PREZENTAREA PARAMETRILOR I CARACTERISTICILOR LOR2.1. Alegerea capului hidraulicAcest echipament este un nod funcional al instalaiei de foraj. Funciile acestuia sunt: susine garnitura de foraj; asigur rotirea garniturii de prjini de foraj i circulaia fluidului de la furtun la garnitura de prjini (prile fixe i rotitoare a capului hidraulic sunt montate intre ele pe rulmeni i etanate).n figura 2.1. este prezentat schema unui cap hidraulic.

Fig. 2.1. Capul hidraulic

1 - toarta capului hidraulic; 2 - luleaua capului hidraulic; 3 - eava de splare; 4 - cutia de etanare pentru fluidul de foraj; 5 - rulmentul axial secundar cu bile; 6, 6' - rulmeni radiali de centrare i de ghidare cu role cilindrice; 7,7' - etanrile pentru uleiul de ungere a rulmenilor; 8 - rulmentul principal; 9 - reducia de legtur a capului hidraulic cu tija ptrata; 10 - fusul capului hidraulic; 11 - corpul capului hidraulic.

Toarta capului hidraulic este suspendat n crligul instalaiei de foraj.Luleaua capului hidraulic este piesa de racordare a furtunului de la ncrctor. Luleaua se fabric din oel aliat turnat, pentru a rezista aciunii particulelor abrazive din componena fluidului de foraj.eava de splare are duritate mare pentru c este supus la interior, la abraziune i, la interior, frecrilor din cutia de etanare pentru fluidul de foraj. Exist construcii noi de capete hidraulice care se fac cu eava de splare cu montaj lateral (cu dou presetupe); n acest caz crete gabaritul pe vertical, dar se schimb mai comod.Cutia de etanare pentru fluidul de foraj lucreaz sub presiune.Rulmentul axial secundar cu bile preia sarcinile ascendente.Rulmentul principal preia sarcinile axiale descendente, este un rulment de tipul axial radial cu role conice sau cu bile la capete hidraulice mai mici.Reducia de legtura a capului hidraulic cu tija ptrat este prevzut cu filet stnga". Filetul este stnga" datorit faptului c masa rotativ se rotete spre dreapta i ca urmare elementele aflate sub mas trebuie sa fie prevzute cu filet dreapta, iar elementele aflate deasupra mesei cu filet stnga (pentru a nu se produce deurubri n timpul funcionrii).Fusul capului hidraulic este piesa aflat n micare de rotaie.Cerinele impuse capului hidraulic sunt urmtoarele: siguran n funcionare (rezisten corespunztoare); durabilitate mrit; pierderi hidraulice i uzuri minime. etaneitate;Caracteristicile principale ale capului hidraulic sunt:a) fora static maxim preluata de acesta, este sarcina nominal a capului hidraulic. Simbolizarea capului hidraulic se face cu grupul de litere CH" sau CHT", pentru capete hidraulice cu eava de splare montata lateral, urmate de sarcina maxim n tf. Exemple: CHT 650, CHT 500, CHT 400, CH 320, CH 200, CH 125, CHT 50.b) sarcina maxim n timpul funcionriic) presiunea maximd) viteza unghiulara maxim sau turaia maxime) cotele d1 i A din figura 2.1.[1 ]Alegerea capului hidraulic se face n funcie de condiia: FCH FCM .Din tab 11.2. [1], se alege tipul de cap hidraulic CH - 200 necesar instalaiei de foraj alese, F200, cu urmtoarele caracteristici tipizate:1. Sarcina maxim de lucru la crlig: FCH= 2000 kN.2. Sarcina normala de lucru la crlig: 1250 kN.3. Tipul rulmentului principal: 29448.4. Dimensiunile rulmentului principal d/D x B: 240/440x 122 mm.5. Sarcina maxim n funcie de rulment cf. Spec. API 8A: 114 Ustonf.6. Presiunea maxim de lucru: 210 bar.7. Turaia maxim: 300 rot/min.8. Diametrul interior al evii de splare: 76 mm.9. Filetul de legtura al lulelei la furtunul de cauciuc: LP4.10. Filetul reduciei de legtura cu prjina de antrenare: 65/8 N.11. Distanta liber pentru introducerea crligului H+50mm: 530 mm. 12.Razele de curbura ale suprafeei de susinere a toartei:a.E2max= 63,5 mmb.F2max= 114,3 -1+3 mm13.Dimensiunile principale:a.nlimea A: 2500 mmb.Limea B: 788 mmc.nlime biglu D: 127-1 mm14.Masa totala: mCH =1, 58t.

Se calculeaz masa capului hidraulic cu relaia urmtoare: GCH = mCH g (2.1) GCH = 1,5t 9,81m/s2 = 15.499 kN

2.2. Alegerea ansamblului macara-crligComponena ansamblului macara-crlig este prezentat n figura 2.3. Simbolizarea acestui echipament se face cu ajutorul grupului de litere MC, urmat de valoarea, n tf, a sarcinii maxime utile de la crlig. Arcul servete pentru sltarea pasului la deurubare, evitndu-se astfel o manevra suplimentar. La macaralele mari, n paralel cu arcul, exist un amortizor hidraulic, pentru evitarea deteriorrii filetelor cepului i mufei, din cauza vitezelor mari de sltare. Sistemul de blocare la rotire are 24 de poziii i servete podarului la poziionarea dorit a crligului. [1]

Fig. 2.3. Ansamblul macara-crlig Ansamblul macara-crlig se alege n funcie de condiia: FMC FCM. Din tab.9.1. [1], se alege tipul de macara-crlig 5-32 MC -200, care ndeplinete condiia anterioar i care are urmtorii parametrii: (din Instalaii i Utilaje ptr. Forarea Sondelor ; tabelul 2.26 ; pag. 166-167)1. Sarcina maxim la crlig: FMC = 2000 kN.2. Numrul rolelor de la macara: m = 5.3. Diametrul cablului: dc = 32 mm.4. Diametrul exterior al rolei: 1100 mm.5. Diametrul de fund al rolei: 1000 mm.6. Diametrul axului: 260 mm.7. Tipul rulmenilor rolei: 57592.8. Sarcina maxim n funcie de rulmeni: 347 Ustonf.9. Cursa arcului: C = 200 mm. 10. Dimensiuni: A = 3940 mm B = 1200 mm C = 720 mm D = 3492,5 mm E = 2235 mm H = 200 mm M = 492,5 mm N = 315,5 mm O = 608 mm P = 806 mm12.Masa: mMC = 6,437 tSe calculeaz greutatea ansamblului macara-crlig, cu formula urmtoare:GMC = mMC g (2.2.0) GMC =6,437t 9,81 m/s2 = 63,147 kN (2.2.1)

2.3. Alegerea geamblacului de forajGeamblacul este un ansamblu care conine scripeii fici ai mecanismului macara-geamblac, aflai la partea superioar a turlei sau mastului.Exist mai multe tipuri constructive de geamblacuri:1. Geamblacuri de foraj cu un singur etaj:a.geamblacul de foraj romnesc:geamblacul de foraj tip A este geamblacul de construcieromneasc. Avantajul acestui tip constructiv este acela c este oconstrucie compact ce permite rotirea sa cu 180.b.geamblacul de foraj cu reazeme intermediare pentru fiecare rola:o geamblacul de foraj tip B este geamblac cu diametrul axului mai mic, dar lungimea total este mare. Punctele de reazem intermediare sunt impedimente pentru rotirea geamblacului cu 180.c.geamblacul de foraj din dou blocuri:geamblacul de foraj tip C este format din dou blocuri care se potroti i interschimb ntre ele, asigurnd o manipulare uoar. d. geamblacul de foraj cu mai multe axe:geamblacul de foraj tip D: axele sunt coplanare ntr-un planorizontal, rolele sunt fixe pe ax i axul este montat pe rulmeni. 2. Geamblacuri de foraj cu dou etaje:e.geamblacul de foraj cu rolele montate n plan vertical: geamblacul de foraj tip E: fiecare rol este montat pe axul ei. Este posibil schimbarea relativ uoar a rolelor. Axul este montat pe rulmeni.f.geamblacul de foraj cu rolele montate n plane diferite: geamblacul de foraj tip F: aceast variant constructiv este compus din dou etaje, cu rolele dispuse n plane diferite. Din cauza amplasrii rolelor perpendicular, nu se reduce spaiul de siguran. Diametrul axului este mai mic ca n variant constructiv A. Din cauza dispunerii rolelor n plane diferite apare ca avantajoas nfurarea cablului din punct de vedere al inflexiunilor acestuia. Componena geamblacului de foraj este pus n eviden de figura 2.4. Elementele principale ale acestuia sunt: rolele, axul geamblacului i rulmenii. Axul se realizeaz din oel Cr-Ni sau Cr-Mo. Fiecrei role a geamblacului trebuie s i se asigure un regim de ungere, ca urmare, axul este gurit, iar ungerea rulmenilor se va face cu ungtoare cu bil. Rulmenii pot fi de diverse tipuri: cu role cilindrice lungi cu sau fr inel exterior(rolul acestui inel este jucat de butucul rolei de cablu); cu role cilindrice scurte; cu role conice pe dou rnduri. Rulmenii se construiesc cu joc radial mrit, pentru c trebuie realizat strngerea rolei de cablu pe inelul exterior al rulmentului.[1]

Fig. 2.4. Componena geamblacului de foraj 1 - role; 2 - rulmeni; 3 - ax; 4 - rama geamblacului; 5 - capacul geamblacului.

La alegerea geamblacului de foraj se ine seama de condiia: FGF FCMDin tab. 8.1. [1], se alege geamblacul de foraj 6-32 GF-200, care prezint urmtorii parametrii: (din Instalaii i Utilaje ptr. Forarea Sondelor ; tabelul 2.20 ; pag. 154-155) 1. Sarcina maxim la coroana geamblacului: 2500 kN. 2. Sarcina maxim de lucru la crlig: FGF = 2000 kN 3. Numrul roilor de manevr: m = 6 4. Diametrul cablului: dc = 32 mm. 5. Diametrul exterior al roilor: 1100 mm.6. Diametrul de fund al roilor: 1000 mm.7. Tipul rulmenilor roii: 57592.8. Sarcina maxim n funcie de rulment: 416 Ustonf9. Masa: mGF = 2,050 t

Fig. 2.5. Geamblac de foraj

Se calculeaz greutatea geamblacului de foraj cu relaia urmtoare: GGF = mGF g (2.3) GGF = 2,050t 9,81 m/s2 = 20,1105 kg

2.4. Alegerea elevatorului cu pene (broatei cu pene)Manevrarea coloanelor de burlane (la introducere i la extragere) se face cu ajutorul elevatorilor, de dimensiunea corespunztoare adncimii maxime de tubare a coloanelor respective. Elevatorii pentru burlanele cu mufe se fabric, de obicei, de dimensiunea 50 t, 100 t i 150 t i pot fi prevzute cu chiolbai de dimensiunea 13/4" 21/2". Greutatea elevatorilor (fr chiolbai) variaz, pentru tipul cel mai mare, ntre 97,5 kg (pentru dimensiunea 41/2") i 226,7 kg (pentru dimensiunea 20").Materialul de construcie este oelul cu mangan-molibden, tratat termic, ndeplinind astfel condiiile unui elevator rezistent i uor. Pentru burlanele flush" sau pentru burlanele speciale de tip Extreme Line", Hydril" sau Omega", cum i pentru coloanele lungi - peste circa 1800 m, se utilizeaz elevatorii cu pene" care, pentru anumite fabricate, depesc cu mult fora de traciune a corpului burlanului. nainte de nceperea lucrului cu acest tip de elevator, se cere a se inspecta penele de prindere i restul mecanismului auxiliar.Elevatorul pentru bucat" este utilizat n mod avantajos la adugarea de burlane la formarea coloanei sau pentru darea bucilor afar din sond, lucrul cu acest elevator permind o aliniere rapid a filetelor, la operaia de tubare. Elevatorul este prevzut cu un suvei, cu cablul corespunztor i cu clemele respective. Greutatea elevatorului pentru burlanele cu mufe variaz ntre 19,1 kg pentru dimensiunea 41/2" i 28,1 kg pentru 103/4 ". Lucrul cu elevatorul pentru bucat are loc n modul urmtor: se prinde o bucat de pe podul de burlane din faa sondei i se ridica pn la nivelul coloanei fixate n masa rotativ. Dup ndeprtarea protectorului de filete i curirea final a fileului, se aplic, conform normelor, unsoarea respectiv de filete, dup care burlanul este cobort, pentru a intra n mufa burlanului urmtor, unde are loc o prim nurubare cu cletii cu lan, pn n momentul cnd se consider indicat strngerea cu cletii mari ai sondei. In acest moment, elevatorul de bucat este lsat s alunece n jos pe burlanul respectiv, n timp ce elevatorul mare se prinde de burlanul recent nurubat la gura puului. Elevatorul pentru bucat este desfcut, n momentul cnd atinge nlimea de circa 1,5 m de la masa rotativ, fiind din nou lsat sa ajung pe podul de burlane, unde se continua acelai ciclu cu burlanul urmtor.Acest tip de elevator pentru bucata" este, de asemenea, foarte util i n efectuarea operaiei de adugarea de buci de prjini de foraj, utiliznd n acest scop gaura prjinii de antrenare. [1]Alegerea elevatorului cu pene se face lund n consideraie condiia: FElp FCMDin tab. 5.31 [6], se alege elevatorul: 200 x 65/8, cu urmtoarele caracteristici:1. Sarcina maxim: FElP = 200 tf 2. Dimensiunile principale: HB = 924 mm HE = 880 mm d = 1080 mm 1=1300 mm 3. Masa: mElP = 2100 kg = 2,1 tn figura 2.6. este prezentat tipul constructiv al unui elevator cu pene pentru burlanele de tubare.

Fig. 2.6. Elevator cu peneSe calculeaz greutatea elevatorului cu pene, cu urmtoarea relaie:GElP = mElP g (2.4) GElP = 2,1t 9,81 m/s2 = 20,601 kN 2.5. Alegerea elevatorului pentru prjini de forajElevatoarele pentru prjini de foraj sunt de dou tipuri: cu scaun drept, pentru manevrarea prjinilor cu racorduri nurubate, standardizate prin STAS 209-69; cu scaun conic, pentru manevrarea prjinilor cu racorduri sudate, care au suprafaa de sprijin conica, cu generatoarea nclinat la un unghi de 18 standardizate prin STAS 7250-65.In figura 2.7. este prezentat forma constructiv a unui elevator pentru prjini cu scaun conic. [6]

Fig. 2.7. Elevator pentru prjini de foraj, cu scaun conic

Pentru prjinile de foraj cu racorduri speciale sudate, cu diametrul nominal DPF =41/2*175" , IEI se alege un elevator pentru prjini cu scaun conic, care are diametrul egal cu diametrul nominal al prjinilor de foraj, tab. 5.28. [6].GGFM=1385.05 KN

FCM=GCGF (2.5.0)=0.2o=7.85 t/m3f=1.469 t/m3ac=1.5m/s2

FCM=1385.051614KN (2.5.1)FCM=164.59 tf

( Din STEROM S.A OIL FIELD EQUIPMENT COMPANY Elevator ptr. Prjin de Foraj ; nr. 05-1018R ; fila 2 ; tabelul 1}

Se alege elevatorul cu scaun *175 tf

-dimensiunea nominala a elevatorului 114.3 mm-dimensiunea de trecere 121.4 mm-sarcina de lucru 175 tf 200 KN-masa informativa 146 Kg 0,147 t -tipul legaturii IEI-h= 320 mm

Se calculeaz greutatea elevatorului pentru prjini de foraj conform relaiei:GEL= mEl g (2.5.2) GEl = 146.8 kg 9,81 m/s2 = 1,44 kN (2.5.3)

2.6. Alegerea chiolbailorChiolbaii asigur suspendarea elevatorului n cele dou guri laterale ale crligului de foraj (se utilizeaz o pereche de chiolbai) [1].n figura 2.8. este prezentat construcia unui chiolba.

Fig. 2.8. Chiolbaia pentru sarcina de 20.. .80 tf/pereche; b - pentru sarcina de 125 tf/pereche;c - pentru sarcina de 200 i 320 tf/pereche.Se alege o pereche de chiolbai care s ndeplineasc condiia: Fch FCM .Din tab. 5.32. [6], se alege o pereche de chiolbai cu urmtoarele date nominale:1. Gama de sarcini: Fch = 200 tf / per.2. Dimensiuni principale: D1 = 73 mm. C2 = 102 mm. G1 = 70 mm. D2 = 34 mm. H1 = 28,5 mm. Lungimea totala: Lch = 2100 mm. Masa net informativ: mch = 177 kg/per .Se calculeaz greutatea chiolbailor cu relaia urmtoare: GCh= mCh g (2.6.1) GCh = 177 kg 9,81 m/s2 = 1,736 kN (2.6.2)

2.7. Alegerea cablului de manevrCablul de foraj sau de manevra este o construcie din fire metalice rsucite elicoidal care preia doar efortul de ntindere avnd flexibilitate ridicata. Cablurile sunt de mai multe feluri: plate sau rotunde (n foraj se folosesc doar cabluri rotunde). Cablurile se folosesc n mai multe scopuri: la manevr: cablul de manevr sau de foraj; la efectuarea operaiilor de lcrit: cablul de lcrit; la ancorarea turlei sau mastului: cablul de ancor; pentru rabaterea turlei: cablul de pratie; la efectuarea operaiilor de carotaj exista cablul de carotaj, n interiorul crora sunt amplasai conductori electrici.Cablurile pot fi: simple, duble (folosite la foraj) sau triple. Srmele de cablu se nfoar n toroane (sau vi de cablu sau cablu simplu) i, la rndul lor, toroanele se nfoar realiznd cablul dublu. Toronul este realizat din straturi de srme care pot fi: de acelai diametru 5 la fire; de diametre diferite n straturi sau construcie compound.Cablul de construcie cu diametre diferite ale srmelor poate fi n mai multe variante (figura 2.9.): cablul FILLER - cu fire subiri intercalate ntre straturi; cablul SEALE sau SIL straturi cu diametre diferite; cablul WARRINGTON- n cadrul aceluiai strat srmele au diametre diferite.

Fig. 2.9. Diferite construcii de cabluri a - Seale; b - Filler; c Warrington

Cablurile de foraj sunt cablurile SEALE tip 6x19, adic 6 toroane cu 19 fire n fiecare toron, aezate n 3 straturi, ce reprezint: sarma centrala sau inima cablului formata de un singur fir, stratul de rezisten format din 9 fire i stratul de flexibilitate format tot din 9 fire.Geometria unui toron Seale se stabilete n funcie de diametrul srmelor din stratul exterior sau de rezisten e. Diametrul srmelor din stratul de flexibilitate este i = 0,57 ei diametrul inimii este 0 = 1,2 e.Inima cablului poate fi: organica (din cnepa mbibat n ulei); metalica (aceasta inima pstreaz forma cablului); din srme rsucite elicoidal.Cablarea reprezint modalitatea de rsucire att a firelor n toron ct i a toroanelor ntre ele. Exista cablarea paralel (att firele ct i toroanele sunt rsucite n acelai sens: spre stnga - cablarea SS - sau spre dreapta - cablarea ZZ). La cablarea n cruce firele sunt rsucite intr-un sens opus rsucirii toroanelor (exista cablarea SZ firele sunt rsucite spre stnga, iar toroanele spre dreapta i cablarea ZS). Cablarea n cruce asigur stabilitate la tendina de dezrsucire. [ 1 ] Alegerea cablului de manevr se face respectnd condiia: Srm > CM FM (2.7.0)

n care: Srm este sarcina minim de rupere a cablului, n kN; Cm - coeficientul de siguran; Fm - traciunea maxim n cablu la toba, la extragere, n kN.Coeficientul de siguran, CM, poate lua valorile urmtoare, n funcie de utilizarea cablului: Cm = 2 pentru introducerea coloanei de tubare i pentru instrumentaie; Cm = 3 pentru extragerea i introducerea garniturii de foraj.

(2.7.1)GoT=84.461+1.736+20.6=106.8kN (2.7.2)

(2.7.3)

(2.7.4)

(2.7.5)

(2.7.6)

(2.7.7)

(2.7.8)

(2.7.9)

Se calculeaz sarcina de la crlig maxim fr a se tine seama de greutatea cablului de manevr, FM, cu relaia (2.10.):

(2.7.10)

(2.7.11)Se alege un cablu Seale 6x19 -32-1570 SZ conform STAS 1689 - 80, cu urmtoarelecaracteristici: numrul de toroane: nT = 6. numrul de fire: nf = 19. diametrul cablului: dc = 32 mm. sarcina minim de rupere a cablului: Srm =531,32 kN. masa unitar a cablului de manevr: m1c = 3,89 kg/m aria suprafetelor sarmelor Ac[mm] =418.28 diametrul sarmelor centrale d0=3 mm interioare d1=1.45 mm exterioare d2=2.6 mm

Se calculeaz greutatea unitar a cablului de manevr, qc, cu relaia urmtoare:

(2.7.12)

(2.7.13) Greutatea total a ramurilor de cablu dintre macara i geamblac , Gc , se calculeaz cu relaia care urmeaz :

(2.7.14)

(2.7.15)

(2.7.16) lrm=lP+S=27+6.5=33.5m (2.7.17) GC=2*5(27+6.5)*38.16=12783.6=12.786 kN (2..718) GOT=(106.8+12.783)=119.58 kN (2.7.19) FCM=200tf*9.81ms2=1962 kN (2.7.20) FCM=1962 kN+119.58 kN(1+1/9.81)=2093.769 kN (2.7.21)

FM= (2.7.22) FM=258.235 kN (2.7.23)

CN= (2.7.24)

2.8. Alegerea tipului de troliului de foraj

Troliul de foraj este utilajul sistemului de manevr care ndeplinete n cadrul instalaiei de foraj urmtoarele funciuni: extragerea i introducerea" garniturii de foraj, respectiv introducerea coloanei de tubare, suspendate n crligul mecanismului macara geamblac, operaii realizate prin intermediul cablului de foraj nfurat pe toba de manevr a troliului; nfurarea, strngerea , slbirea i deurubarea pailor de prjini, precum i adugarea bucilor de avansare, operaii realizate cu ajutorul mosoarelor troliului; transmiterea micrii de rotaie la masa rotativ (la unele construcii); susinerea garniturii de foraj i reglarea apsrii pe sapa n timpul procesului de spare; lucrri de punere n producie, pistonat, lcrit, carotaj prin prjini, operaii care se executa cu ajutorul tobei de lcrit; ridicarea masturilor rabatabile cu ajutorul tobei de lcrit;Troliul de foraj se compune, n general dintr-un asiu n care sunt montai arborii, frnele mecanice, frna hidraulica, transmisiile cu lan, prghiile de comanda a diverselor cuplaje mecanice, cuplaje cu discuri sau cu burduf, ambreiaje ventilate cu burduf, sistemul de ungere, sistemul de comanda pneumatica etc. Troliile de foraj pot fi echipate cu o toba sau cu dou tobe: de manevr i de lcrit.[l]Din tab. 5.1. [1] i tab. 2.7. [6] se alege troliul de foraj TF 38 corespunztorinstalaiei de foraj F200-2DH, cu urmtoarele caracteristici principale: 1. Traciunea maxim n cablu: 380 kN.2. Puterea maxim la intrare: 1500 kW.3. Diametrul cablului: dc= 35 mm (l1/4in).4. Numr viteze la toba de manevr: 4 + 2 R.5. Diametrul tobei de manevr: 800 mm.6. Lungimea tobei de manevr: 1325 mm.7. Ambreiaj pe partea ncet": AVB 1250 300.8. Lan pe partea ncet": 3x2 in.9. Ambreiaj pe partea repede": AVB 900 250.10. Lan pe partea repede": 3 x 2 in.11. Diametrul tambur frn: 1400 mm.12. Lime tambur frn: 269 mm.13. Aria suprafeei de frnare:223.43 dm2 .14. Frn auxiliar: FE 1400 (FH 40).

2.9. Alegerea pompelor de noroiPompele de noroi folosite n forajul sondelor de adncime sunt agregate hidraulice de tip pompa cu piston, cu dublu sau cu simplu efect, cu unul sau mai muli cilindri (corpuri hidraulice) dispui orizontal, vertical sau n V, i sunt destinate pomprii fluidelor de foraj n procesul de spare a sondelor.Cele mai uzuale sunt pompele de noroi cu piston, cu dublu efect, cu 2 cilindri sau 3 cilindri dispui orizontal, cunoscute sub denumirile generice de: pompe duplex cu dublu efect;-pompe triplex cu dublu efect.O rspndire din ce n ce mai larga o au pompele de noroi cu piston cu simplu efect, cu 3 cilindri dispui orizontal, cunoscute sub numele generic de:-pompe triplex cu simplu efect.Cele mai rspndite pompe volumice n industria petrolier sunt pompele cu pistoane sau cele cu plungere. Ele intr n componena instalaiilor de foraj ca pompe de noroi, n componena agregatelor de cimentare ca pompele principale, folosesc la transportul apei i produselor petroliere, sau asigur diverse servicii auxiliare ca de exemplu pomparea desemulsionatului n staiile de tratare.Pompele din aceast categorie sunt de dou tipuri principale. n funcie de construcia organului de lucru, care prin micarea lui de translaie alternativ asigur deplasarea lichidului:a.pompe cu pistonb.pompe cu plunger.[6]Dup numrul de fee active, pompele cu micare alternativ se mpart n pompe cu simplu efect i pompe ci dublu efect. La pompele cu dublu efect sunt active ambele fee frontale ale pistonului: faa anterioar acionnd cu ntreaga valoare a ariei suprafeei sale i faa posterioar a crei parte activ este micorat cu valoarea ariei suprafeei seciunii tijei.Construcia pompei poate fi realizat astfel nct s existe o singur pereche piston-cilindru (pompa simplex), sau mai multe astfel de perechi amplasate paralel (pompe duplex, triplex, etc).Angrenarea pistonului se poate realiza prin:a.sistem biel-manivel, care transforma micarea de rotaie a arborelui cotit nmicare de translaie alternativ (pompe cu transmisie, denumite astfel deoarece dela motor la arborele cotit sunt n general necesare transmisii reductoare deturaie), n aceast categorie intrnd i diferite tipuri de pompe cu excentric,b.tij comun a pistonului de lucru cu pistonul unui motor lent cu micarealternativ, de exemplu motor cu aburi (pompe cu aciune direct, care se maintlnesc n parcuri de rezervoare, staii de demulsionare etc.)Pompele de noroi, utilaje de mare importan n componena instalaiilor de foraj, se fabric n ara noastr sub form de pompe orizontale (axele cilindrilor sunt orizontale), cu transmisie, n construcia duplex sau construcie triplex.Modul lor de simbolizare rezult din urmtorul exemplu: 2PN-800-(8"xl6") nseamn pompa de noroi duplex, necesitnd la arborele de intrare puterea de 800 CP, avnd diametrul pistonului maxim i lungimea cursei de 8 in, respectiv de 16 in (1 in = 25,4 mm; 1 CP = 1,36 kN).Indicarea ultimelor dou cifre nu este obligatorie. In modul de simbolizare nu este necesar sa se reflecte construcia cu simplu dau dublu efect, deoarece, toate pompele romneti de noroi duplex sunt cu dublu efect iar cele triplex, cu o singura excepie, cu simplu efect. Aceasta soluionare constructiv nu are caracter convenional sau arbitrar, ea derivnd din considerente tehnico-economice aa cum va rezult la studiul variaiei debitului pompelor cu piston.Pompele mai mici, folosite la instalaiile de intervenie, se simbolizeaz prin dimensiunile lor de baza. De exemplu, I 6x10, nseamn pompa pentru instalaie de intervenie, cu piston de diametru maxim 6 in i cursa pistonului de 10 in.Pompele agregatelor de cimentare se realizeaz de obicei, n construcie triplex, cuplungere.[1]Alegerea tipului de pompa si a numrului de pompe de noroi se face pe baza puterii hidraulice maxime necesare in timpul forajului, PhM. PhM= [2,0; 3,0] Ph(HM) (2.9.0)in care: PhM este puterea hidraulica maxima;Ph(HM) - puterea hidraulica necesara pentru nlimea maxim, HM.

Puterea hidraulic maxim apare n prima jumtate a adncimii maxime de foraj.

(2.9.1)

(2.9.2)

(2.9.3)

(2.9.4)

(2.9.5)

(2.9.6)

(2.9.7)

(2.9.8)

(2.9.10)

Qm=32(10-3*3.7*103)-1/6 (2.9.11)Qm=25.73bar (2.9.12)pM=80(10-3*3.7*103)2/3 (2.9.13)pM=180.88 bar

(2.9.14) Ph(HM)=492.425 kW (2.9.15) PhM=2*492.425=984.85 kW (2.9.16)PapN=984.85/0.8=1231.06 kW (2.9.17)PapN=1672.64 CP

in care: pM este presiunea maxima; Qm - debitul minim; PaM - puterea la arborele de antrenare maxima a pompei de noroi; PN - randamentul pompei de noroi; PhM - puterea hidraulica maxima.

Se adopta doua pompe de noroi si se calculeaz puterea la arborele de antrenare a pompei de noroi, PaPN, cu relaia:

(2.9.18)

(2.9.19)in care: PaPN este puterea la arborele de antrenare a pompei de noroi; PaM1- puterea la arborele 1 de antrenare maxima; PaM - puterea la arborele de antrenare maxima a pompei de noroi. Din tab. 3.2. [6] se alege tipul de pomp 2PN - 1000, necesar instalaiei de forajF200, cu urmtoarele caracteristici principale:1. Puterea la arborele de antrenare: 1000 CP.2. Presiunea maxim de refulare: 300 bar .3. Debitul la presiunea maxim: 21,6 l/s.4. Debitul maxim: 52,2 l/s.5. Presiunea la debitul maxim: 154 bar.

Fig. 2.10. Pompa duplex cu dublu efect

Din [6] tab. 3.4, se scriu principalele cote de gabarit i de legtur ale pompei 2PN 1000: 1. Cote de gabarit: A = 5900 mm B = 2050 mm H = 2950 mm

2. Cote de legtur: a = 1890 mm b = 1562 mm h = 850 mm c = 1385 mm u = 725 mm v = 920 mm y = 2080 mm

2.10. Alegerea mesei rotativeMasa rotativ este un reductor cu construcie i destinaie speciala care transforma micarea de rotaie din jurul unui ax orizontal n micare de rotaie n jurul unui ax vertical.Schema constructiv a mesei rotative utilizata la instalaiile de foraj romneti este prezentat n figura 2.12.

Fig. 2.12. Seciune transversal prin masa rotativ:

1 - rotor; 2 - corp masa rotativ; 3 - rulment principal; 4 - rulment secundar; 5 - dispozitiv blocare masa; 6 - boluri pentru blocarea ptrailor; 7 - angrenaj conic; 8 - arbore (prisnel).Corpul (batiul) mesei rotative este de construcie turnata sau sudata. El este suportul mesei rotative i al bii de ulei.Angrenajul conic transforma micarea de rotaie fata de un ax orizontal, n micare de rotaie n jurul unui ax vertical.Arborele care transforma micarea mesei, se numete arbore prisnel. Raportul de transmitere al angrenajului prevzut cu dantura nclinat sau curbilinie este i =(2,5)3,0...3,7(4,0).DCA=16 inHM=3700mIF=F200 2DHSe alege masa rotativa du DMR>16;Se alege masa rotativa MRS 205innd cont de acest parametru pentru instalaia de foraj F200-2DH se alege masa rotativ MRL - 175 (tab. 11.1. [1]), cu urmtoarele caracteristici principale:1. Diametrul de trecere: 520.7 mm (201/2 in).2. Sarcina static: 3200 kN.3. Puterea de antrenare: 370 kW.4. Momentul maxim static: 80 kNm.5. Turaia maxim: 300 rot/rnin6. Raportul de transmitere: 3,68:1.7. Dimensiuni principale:A = 619.1 mmB = 100 mmC = 2051.1 mmD = 1117.6 mmE = 800,1 mmF = 979.4 mmG = 279,4 mmH = 1409 mmJ = 816 mmK = 925.4 mmL = 1219 mmM = 193 mm 8. Masa total: mMR = 3.44 t

CAPITOLUL 3

PARAMETRII I CARACTERISTICILE MOTOARELOR / GRUPURILOR DE ACIONARE I CALCULUL PUTERII INSTALATE .

3.1 Parametrii i caracteristicile motoarelor / grupurilor de acionare

Modul de actionare reprezinta felul in care sunt actionate motoarele principale ale IF separat , individual sau in comin In cadrul unei instalatii de foraj avem 3 sisteme de lucru principale :SM SR SCArborele principal: pentru SM : TF+M+G pentru SR :MR+PA+GnF+S pentru SC:PNArbori caracteristici pentru SM TM pentru SR PAt GanF pentru SC arbprele cotit PNIF dispune de 3 tipuri de moduri de actionare-individual MAI:fiecare motor principal e actionat separat-centralizat MAC:toate motoarele sunt actionate in comun-mixt MAM :un motor principal e actionat separat iar celelalte 2 in comunPentru actionare de tipul DH se ia caracteristica principala a proiectarii IF ,se alege modul de actionare centralizat MAC2 Instalaia de foraj F200-2DH este echipat cu un grup de foraj GF-820 , cu un convertizor hidraulic de cuplu CHC-750-2 , un motor diesel MB 820 Bb cu supraalimentare care are urmtoarele caracteristici principale : Puterea nominal : Pn= 655 kW = 890 CP Turaia nominal : nn = 1400 rot/min Alezajul : D = 175mm Cursa : S = 205 mm GF 820/675 kW la 1400 rot/min Se calculeaz viteza unghiular nominal a motorului n cu relaia :

n = nn (3.1.0)

n = 1400 = 146,6 (3.1.1)

3.2 . Alegerea modului de acionare

Modul de acionare reprezint felul n care se acioneaz antoarele i pomp de noroi de la grupurile de acionare (separate sau centralizat). Instalaii de foraj pot fi acionate cu motoare diesel, cu motoare electrice (de curent continuu sau alternative) i n unele cazuri , mai rare , cu turbine cu gaze . Deoarece motoarele de acionare nu au ntotdeauna caracteristicile funcionale n concordan cu cerinele impuse de tehnologiile de foraj , a aprut necesitatea combinrii acestora cu diferite tipuri de transmisii (mecanice , hidraulice, electrice) rezultnd astfel mai multe sisteme de acionare . Printre sisteme de acionare , utilizate pentru instalaii de foraj se pot citi : diesel mecanic , diesel hidraulic , electric i diesel electric . Sistemele : turbo-electric , turbo-mecanic i hidrostatic i au gsit aplicaii mai limitate . Pentru a elimina neajunsurile acionrii diesel-mecanic s-au realizat acionrile diesel-hidraulice , cu turboambreiaje sau cu convertizoare hidraulice de cuplu . n prezent majoritatea instalaiilor de foraj acionate n sistemul diesel hidraulic sunt prevzute cu convertizoare hidraulice de cuplu . n cazul acionrii diesel-hidraulice cu turboambreiaj se pot realiza demaraje linie sub sarcin micorndu-se ocurile . Sistemul de acionare diesel-hidraulic cu convertizoare hidraulice de cuplu este cel mai rspndit sistem de acionare , aplicndu-se att la instalaii de foraj staionare ct i la cele transportabile . Acionarea diesel-hidraulic cu convertizoare hidraulice este stabil pentru toate punctele de funcionare din domeniul de traciune, deoarece pe msura ce cresc momentele rezistente cresc si momentele de la ieirea din convertizor scznd turaia de la ieirea din convertizor; se realizeaz astfel puncte de echilibru care asigur stabilitatea si pe caracteristica de turaie la sarcin total a motorului diesel.Datorit stabilitii in funcionare a sistemului de acionare diesel-hidraulic cu convertizoare, nu exist pericolul scoaterii din funciune a motoarelor diesel, chiar dac la un moment dat puterea consumatorilor tinde sa depeasc puterea instalat a motoarelor diesel aflate in funciune. Stabilitatea se explica prin scderea in mod automat a turaiei la ieirea din convertizoare, pana ce puterea solicitata de consumatori devine egala cu puterea disponibila a motoarelor diesel. Aceasta este o caracteristica deosebit de importanta a sistemului diesel-hidraulic cu convertizoare, realizata fr echipamente speciale de comanda si reglare, care da sigurana in funcionare si evita consecinele unor eventuale manevre necorelate cu cerinele tehnologice din diferite situaii mai deosebite. [10]Pentru instalaia de foraj F200-2DH se alege un mod de acionare diesel-hidraulic centralizat (MAC2) (cu grup motopompa GMP) sau mod de acionare in grup (MAG).In continuare se vor prezenta schemele structural funcionale ale unor instalaii de foraj cu mod de acionare centralizat in doua variante: MACI si MAC2.

Fig. 3.1. Schema structural-funcional unei IF cu mod de acionare centralizat nvarianta 1 (MACI) (cu acionare de tipul DH sau ECH):D - motor diesel; GF - grup de foraj; CHC - convertizor hidraulic de cuplu; TI - transmisieintermediar(intermediar central IF); tm transmisie mecanic;PN pompa de noroi;TF troliu de foraj; TM toba de manevr M-G maina macara-geamblac;CVAR - cutie de viteza a AR; MR - masa rotativ(Ex: F125-2DH; F200-2DH-3; F200-3ECH-4).

Fig. 3.2. Schema structural-funcionala a unei IF cu mod de acionare centralizat in varianta 2 (MAC2) (cu grup motopompa GMP):D - motor diesel; GF - grup de foraj; CHC - convertizor hidraulic de cuplu; TI transmisie intermediara (intermediara centrala a IF); Tm transmisie mecanica; PN pompa de noroi; TF - troliu de foraj; TM - toba de manevra; M-G - maina macara-geamblac;CVAR - cutie de vitez a AR ; MR masa rotativ.

3.3. Puterea consumatorilor auxiliari de for

Puterea consumatorilor auxiliari de fora reprezint puterea motoarelor instalate pentru acionarea consumatorilor auxiliari de fora si anume a sitelor vibratoare, a agitatoarelor de noroi, a degazeificatoarelor, a demluitoarelor din cadrul instalaiei de curire, preparare si tratare a fluidului de foraj, a pompelor centrifuge, de supraalimentare a pompelor triplex de noroi, a pompelor pentru vehicularea apei pentru rcirea tamburilor de frna etc.In afara surselor de energie necesare mecanismelor care realizeaz cele trei funciuni principale ale unei instalaii de foraj, mai este necesara o sursa de energie pentru alimentarea instalaiilor de lumina si de fora pentru activiti auxiliare dup cum urmeaz: pompe centrifuge pentru hidrocicloane; site vibratoare; agitatoare; pompe centrifuge pentru supraalimentarea pompelor de foraj; pompe centrifuge pentru apa; pompe centrifuge pentru chimicale; pompe pentru reziduuri; pompe pentru combustibil; comanda hidraulica a prevenitoarelor; instalaie pentru uscarea aerului; agregate pentru nclzire; maini-unelte; agregat pentru sudura; instalaii pentru iluminat.Aceti consumatori exista in raport cu complexitatea instalaiilor de foraj, la instalaiile mici fiind mai putini, iar la instalaiile mari fiind in totalitate.Pentru alimentarea acestor consumatori auxiliari, instalaiile acionate cu motoare diesel dispun de o centrala electrica compusa din grupuri electrogene, a cror putere variaz in raport cu mrimea si cu tipul instalaiilor de foraj. La instalaiile de foraj transportabile, grupul electrogen se poate monta pe o remorca transportabila.In afara de iluminatul normal, exista si iluminatul de sigurana pentru a se asigura continuitatea lucrului in caz de deranjament in instalaia de lumina de 220V. alimentarea lui se face de la bateriile de acumulatori existente in cadrul instalaiei de foraj (la 24V), prin tabloul de sigurana, prevzut cu dispozitive de conectare automata a iluminatului de sigurana.In tabelul urmtor sunt artai consumatorii auxiliari de fora ale instalaiilor de foraj (tabelul 3.1.).Deoarece nu funcioneaz simultan toi consumatorii auxiliari de fora, puterea grupurilor electrogene sau a transformatorului nu trebuie luata egala cu suma puterilor tuturor consumatorilor. Factorul de simultaneitate poate fi considerat de circa 0,6. [10] , rezult o putere necesar de circa 650kw.

Tabelul 3.1 Nr.Crt. Denumirea consumatorilor

Puterea motorului sau rezisten [kW] Numrul de motoare Puterea total [kW]

1Site vibratoare 4 3 12

2Agitator habe 7,5 15112,5

3Pompe apa7,5 215

4Pompa apa rcire troliu7,5 17,5

5Pompa instalaie amestec chimicale3 26

6Pompe combustibil3 26

7Pompe ulei1,5 11,5

8Pompe de preparare a fluidului de foraj75 2150

9Pompa baterie denisipare55 155

10Pompa baterie desmluire55 155

11Instalaie degazeificare4 14

12Degazeificator30 130

13Instalaie de preparare centrifuga22 366

14Instalaie transport material pulverulent4 14

15Dispozitiv salvare garnitura22 122

16Dispozitiv strns-slbit11 111

17Dispozitiv manevra prjini grele7,5 17,5

18Dispozitiv mecanizare18,5 118,5

19Pod tubaj reglabil5 15

20Instalaie comanda prevenitoare11 111

21Instalaie de uscare aer15 115

22Instalaie iluminat normal18 118

23Instalaie iluminat sigurana0,6 10,6

Se adopt puterea consumatorilor auxiliari de for , pentru instalaia F200- 2DH , ca fiind egal cu :

PCs.A.F = 650 kW

n care : PCs.A.F este puterea consumatorilor auxiliari de for

3.4 Calculul puterii instalate

Puterea instalat pentru instalaia de foraj F200-2DH , se calculeaz cu relaia urmtoare :

PIF = Pp + PCs.A.F (3.4.0) PP = (2+2) . Pn (3.4.1) Pn = 655 kW Pp = 4 655 kW = 2620 kW (3.4.2) psCAF=633.1 kW psCsAF=pp+psCsAF (3.4.3) PCs.A.F = 2620 kW + 633.1 kW = 3253.1 kW (3.4.4) PsCsAF/p=633.1/2620=0.24

n care : PP este puterea instalat principal a instalaiei de foraj / puterea motoarelor instalate care acioneaz antoarele principal ( TF , MR , PN ) PCs.A.F - puterea instalat consumatorilor auxiliari de for . necesare instalaiei de foraj

3.5 . Concluzii

Acest capitol a avut drept scop desprinderea studenilor cu alegerea modului i tipului de acionare pentru instalaia de foraj pe care o proiecteaz , determinarea parametrilor i caracteristicilor motoarelor/ grupurilor de acionare , calculul puterii consumatorilor auxiliari cu care este dotat instalaia de foraj pe care o proiectm , i calculul puterii instalate a instalaiei de foraj

CAPITOLUL 4

PROIECTAREA TROLIULUI DE FORAJ

4.1 Lanul cinematic de nsumare a puterii motoarelor / grupurilor de acionare i calculul coeficienilor de nsumare i de transmisie a puterii medii a unui motor / grup de acionare la arborele 1 al lanului cinematic

Schema lanului cinematic de nsumare a puterii motoarelor / grupurilor de acionare LCIPGA , sau a transmisiei intermediare TI , sau a intermediarei centrale este prezentat n figura urmtoare :

Fig. 4.1 . Schema LCIPGA al instalaiei de foraj F200-2DH Cuplajul C12 este un cuplaj cu discuri (CD2-750) si este un cuplaj operaional pentru transmiterea energiei de la motoarele/grupurile de acionare la celelalte sisteme ale instalaiei de foraj.Ambreiajul cu burduf ventilat de pe arborele (-1), AVB 600x250, este un cuplaj operaional pentru sistemul de circulaie acesta executa operaia de cuplare/decuplare a pompei de noroi 2PN-1258. O parte din energia de la motoarele/grupurile de acionare o utilizeaz si compresorul cu doi cilindri 2C 10 , care poate fi pus n funciune cu ajutorul cuplajului cu burduf CB 300x100 .

GMC=mMC=6.437*9.81=63.14697LMC=2235 mm = 2.355 m distanta dintre axul macaralei si axul carliguluiDo=Dt+dcr=0.985tl=o.97IRA=0.985

MG (4.1.0)

=RO=[0,96 ; 0.98][1.02 ;1.04]

=0.811 (4.1.1)1C=0.9854*0.973*0.985*0.811=0.686 (4.1.2)

4.2 Parametrii transmisiilor mecanice (intermediare) ale LCIPGA si verificarea criteriului de limitare la oboseala la ansamblul bucsa-rola

In cadrul intermediarelor centrale a instalatiei de foraj ca si in cazul lantului cinematic se folosesc transmisii cu lanturi cu eclise , role bucse cu lanturi cu mai multe randuri de zale.

Cu cat momentul de transmis , turatia de functionare a transmisiilor e mai mica cu atat pasul lantului e mai mare. Fenomenul datorita caruia lanturile sunt scoase din uz este fenomenul de oboseala al zalelor si al ansamblului rola bucsa lant . Acest fenomen este cu atat mai evidentiat cu cat viteza lantului este mai mare . Pentru limitarea fenomenului de oboseala se limiteaza viteza lantului (vvLM) , socul dintre rola si dinti rotilor la intrarea in angrenaj

Zn =viteza unghiulara a rotii cu numar minim de dinti

=viteza unghiulara limita minima din punct de vedere a fenomenului de oboseala

(4.2.0)

Zm

20212223262728303134

22.36

1171.7122.7

19.531012.22106.17939.4598.38

16.78760.4179.63

13.39

4.3 Reprezentarea lanului cinematic al sistemului de manevr i determinarea numrului de trepte de viteza

Schema cinematic a sistemului de manevr al instalaiei de foraj F200- 2DH este prezentat n figura urmtoare :

Fig .4.3 Schema cinematic a SM al instalaiei de foraj F200-2DH

Numrul de trepte de vitez pentru sistemul de manevr se calculeaz cu relaia :

Nm = NSM = 1 x 1 x 2 = 2 (4.3.0)

D. = (4.3.1))

ig.l = =