UNIVERSITATEA PETROL ndashGAZE DIN PLOIESTI FACULTATEA DE INGINERIE MECANICA SI ELECTRICA Profil INGINERIE ECONOMICA Specializare INGINERIE ECONOMICA IN DOMENIUL MECANIC
PROIECT LA UTILAJ bdquoINSTALATIA DE FORAJrdquo
INTRODUCERE
1
Petroleum este un cuvacircnt de origine romană care provine din bdquooleum petraeldquo = ulei de piatră denumire pe care romanii au preluat-o de la egipteni care descoperă petrol la suprafaţă icircn regiunea munţilor Golfului Suezse presupune că icircn antichitate romanii foloseau petrolul ca lubrifiant la osiile carelor romane sau icircn timpul Bizanţului acesta era parte componentă a focului grecesc o armă temută icircn luptele navale de odinioara
Petrolul era folosit şi icircn medicina veche fiind vacircndut ca leac miraculos universalŢiţeiul era cunoscut icircn zona ţării noastre icircncă din secolul I icircHr de cacircnd datează
obiectele descoperite icircn cadrul cetăţii dacice de la Poiana (Nicoreşti Galaţi) podoabe din smoală icircntărită şi acoperită cu un strat subţire de argint De altfel prima rafinărie de petrol din lume a fost construită icircn Romacircnia icircn 1856 la periferia oraşului Ploieşti icircn drum spre localitatea Racircfov pe strada Buna Vestire nr 174 de către fraţii Mehedinţeanu Instalaţiile rafinăriei erau destul de primitive toate utilajele fiind formate din vase cilindrice din fier sau fontă icircncălzite direct cu foc de lemne Aceste utilaje au fost comandate icircn Germania firmei Moltrecht ce construia cazane pentru fabricarea uleiurilor din şisturi bituminoase iar icircn decembrie 1856 icircncepe construcţia bdquofabricii de gazrdquo din Ploieşti pe numele lui Marin Mehedinţeanu (decedat icircn 1861) Distileria de petrol şi-a icircnceput activitatea cacircnd Teodor Mehedinţeanu icircntacircmpina greutăţi icircn aplicarea contractului semnat icircncă din 1856 pentru iluminarea capitalei cu bdquohidrocarbură şi lamperdquo
Preţul petrolului scade rapid prin creşterea numărului de rafinării petrolul lampant devine o resursă tot mai importantă icircn iluminat icircnlocuind trepta lumacircnările
Exploatarea masivă a petrolului icircncepe icircn secolul XIX pe motivul răspacircndirii folosirii petrolului icircn iluminat care dădea o lumină mai bună producacircnd fum mai puţin icircn comparaţie cu lămpile cu ulei de balenă sau lumacircnările de ceară
Icircn anul 1852 medicul şi geologul canadian Abraham Gesner obţine patentarea rafinării petrolului lampant curat numit petroleum iar icircn 1855 chimistul american Benjamin Silliman propune purificarea petrolului cu acid sulfuric
Pentru obţinerea masivă a petrolului urmează o perioadă de forare intensivă Cel mai renumit foraj este efectuat de Edwin L Drake la 27 august 1859 icircn Oil Creek Pennsylvania fiind finanţat de industriaşul american George H Bissell aici găsindu-se la 212 m adacircncime zăcăminte mari de petrol
Sondelendash sunt constructii miniere de forma cilindrica vertical sau inclinate caracterizate prin raport mare intre lungimea (adancime) si diametru executate de la suprafata cu instalatii speciale avand ca scop cercetarea scoartei terestre punerea in evidenta si valorificarea unor zacaminte de substante utile
Prin forare se defineste complexul de lucrari necesare realizarii unei sonde Intr-un sens mai strict forarea reprezinta operatia de dislocare a rocilor si de evacuare la suprafata a fragmentelor de roca rezultate din dislocare (a detritusului)
Partea superioara de inceput a unei sonde se numeste gura sondei iar cea inferioara ndash talpa sondei Deschiderea obtinuta prin forare fara consolidare cu coloane de tubare se numeste gaura de sonda Aceasta este delimitata lateral de peretele gaurii de sonda
Dislocarea rocii la talpa se executa cu instrumente speciale La dislocarea pe talpa circular completa instrumentul de disclocare se numeste sapa iar la dislocarea pe talpa inelara ndash cap de carotiera sau freza Legatura dintre instrumentului de dislocare si instalatia de la suprafata este asigurata de garnitura de foraj
2
La sistemele actuale de forare detritusul este transportat la suprafata prin circulatie de fluid Acest fluid se numeste fluid de foraj sau fluid de circulatie Sondele pentru petrol si gaze se foreaza pe uscat sau pe mare cu instalatii de forare O instalatie de forare este compusa din grupul de forta pentru actionare turla cu substructura sa sistemul de manevra (pentru efectuarea operatiilor de introducere si extragere in si din sonda a sapelor precum si a diferitelor scule si dispozitive sistemul de rotatie (pentru antrenarea garniturii de foraj in miscare rotativa) si sistemul de circulatie (pentru asigurarea fluidului de foraj in sonda)
La gura sondei se afla montata instalatia de prevenire a eruptiei prin care se inchide sonda unor manifestari eruptive sau eruptii libere Operatia de forare propriu zisa este urmata la anumite intervale de adancimi de consolidarea portiunii traversate Aceasta este realizata prin tubare (introducerea in sonda a unei coloane de tubare) In mod normal dupa tubare urmeaza operatie de cimentare prin care se izoleaza spatial inelar din spatele coloanei de tubare
In procesul de forare in functie de necesitati se executa diferite operatii de investigare a gaurii de sonda si a rocilor traversate carotaj electric Radioactive sau soniccavernometriemasuratori de deviatie etc
Principalii parametrii ai regimului de foraj sunt viteza unghiulara a sapei debitul de fluid de foraj apasarea pe sapa
Instalatia de foraj este alcatuita dintr-un complex de utilaje echipamente si mecanismecare indeplinesc urmatoarele functii principalemenevrarea garniturii de foraj si a coloanei de tubaj pomparea noroiului de foraj si rotirea garniturii de foraj in cazul forajului cu masa rotativa
Utilajeleechipamentele si mecanismele instalatiilor de foraj se grupeaza in Sistemul de manevra care cuprinde troliul de foraj geamblacul
macarauacarligulcablultoba cap mort si unele anexe Sistemul de pompare si circulatie a noroiului care cuprinde pompele de
noroi manifoldul de refulare si aspiratie a acestora si complexul pentru prepararea depozitarea circulatia curatirea si reconditionarea noroiului
Sistemul de rotire care cuprinde masa rotativacapul hidraulicla care se adauga garniture de foraj formata din prajina de antrenareprajinile de forajprajinile grelesapa si cand este cazul turbine de foraj
Actionarea instalatiilor de foraj cu Motoare Diesel este preponderenta motoarele fiind montate impreuna cu instalatiile lor anexe pe sanii pentru a fi usor de transportat si montatSistemul de actionare Diesel hidraulic este in prezent cel mai raspandit sistem de actionareraspunzand cerintelor de exploatare Convertizoarele hidraulice de cuplu transmit energia de la arborele motor la arborele condus prin intermediul lichiduluirealizand in acelasi timp si o transformare de moment
3
Sistemul de manevra al instalatiilor de foraj este ansamblul format din troliul de forajmecanismul macara-geamblac carlig si cabluEl asigura introducerea si extragerea garniturii de forajsustinerea acesteia in timp a forajuluiintroducerea si sustinerea de tubaj precum si efectuarea unor lucrari de instrumentatie sau cu caracter auxiliar
Troliul de foraj este elemental sistemului de manevra care indeplineste in cadrul instalaiilor de foraj urmatoarele functiuni
Extragerea si introducerea garniturii de foraj respective introducerea coloanei de tubaj suspendate in carligul mecanismului macara-geamblac
Insurubarea strangerea desfacereadesurubarea pasilor de prajinia burlanelor precum si adaugarea prajinilor de foraj
Sustinerea garniturii de foraj si reglarea apasarii pe sapa in timpul focajului
Lucrari auxiliare de ridicare apropiere si introducere in sondaoperatii care se executa cu ajutorul mosoarelor pe care se infasoara
Lucrari de punere in productiepistonat lacaritcarotaj prin prajini masuratori care se executa cu ajutorul tobei de lacarit
Ridicarea masturilor rabatabile cu ajutorul carligului instalatiei
4
Exploatarea şi prelucrarea petrolului a determinat dezvoltarea forajului Pacircnă la utilizarea forajului icircn exploatarea petrolului aceasta se realiza prin puţuri săpate manualPrima sondă pentru petrol a fost forată icircn Rusia lacircngă Baku (1848) icircn sistem percutant uscat Abia icircn 1859 se forează prima sondă pentru petrol icircn SUA (Pensylvania)Icircn Romacircnia prima sondă de petrol (mijloace mecanice) a fost forată icircn 1861 la Mosoare (Tacircrgu Ocna) unde s-a fost folosit sistemul percutant uscat cu prăjini de lemnPrimele sonde se sapă icircn sistemul percutant uscat dar se trece la forajul percutant hidraulic la care evacuarea detritusului se realiza continuu prin circulaţia apei Acest sistem permitea adacircncimi mai mari de forare şi creşterea siguranţei de lucru Icircn Romacircnia sistemul a fost aplicat icircn 1896 icircn Prahova (Băicoi)
Sistemul rotativ apare la icircnceputul secolului XX icircn SUA Icircn Romacircnia primele sonde icircn acest sistem au fost forate icircn 1906 (Moreni-Prahova Tescani -
5
Bacău)Dezvoltarea sistemului rotativ hidraulic duce la creşterea vitezelor de forare şi a adacircncimilor sondelorIcircn fosta URSS după 1922 se introduce forajul cu turbină care este un sistem de foraj rotativ cu un motor amplasat deasupra sapei La noi s-a aplicat după 1952 Este preferat icircn cazul rocilor dure şi la forajul dirijat Dintre variantele sistemului de foraj cu motor submersibil un interes deosebit icircl prezintă flexo-forajul Garnitura de foraj este formată dintr-un tub flexibil cu o structură specialăCu toată diversitatea sistemelor şi variantelor sistemul rotativ cu masă este cel mai folosit Recordul de adancime atins pe plan mondial este de 12390m (Murmansk-Rusia) Icircn Romacircnia adacircncimea maximă atinsă este de 7025m (Tufeni-Băicoi)
1CAPITOLELE PROIECTULUI
11 Alegerea tipului instalatiei de foraj si a principalelor utilaje componente ale sistemului de manevra
In general o instalatie de foraj se compune din urmatoarele subansamble
- turla mast sau trepied
- utilajul de manevra troliu sistemul geamblac-macara cablu
- utilajul de rotire sau utilajul de percutie la instalatiile mecanice
- utilajul de circulatie a fluidului de foraj la instalatiile hidraulice
- instalatiile de forta la instalatiile semimecanice si mecanice
- organe de transmisie de comanda de masura si control
Simbolizarea instalatiei de foraj
Seria noua IF 320 3DH unde 320 - forta maxima la cacircrlig icircn tone forta 3DH ndash sintemul de actionare
6
Icircn Romacircnia simbolizarea este facuta sub forma F320 3DH
O instalatie de foraj cuprinde 3 sisteme de lucru principale si mai multe sisteme de lucru auxiliare
Sistemele de lucru principale sunt
middot sistemul de manevra (SM) middot sistemul de rotire (SR) middot sistemul de circulatie (SC) Sistemul de manevra (SM) realizeaza apasarea pe sapa si operatia de manevra a materialului tubular icircn sonda
Sistemul de rotire (SR) realizeaza transmiterea miscarii de rotatie de la suprafata pacircna la sapa
Sistemul de circulatie (SC) realizeaza debitul de circulatie necesar evacuarii detritusului din sonda
Sistemul de manevra reprezinta unul dintre sistemele principale de lucru ale IF fiind alcatuit din middot grupul de forta middot transmisia mecanica middot masina de lucru (troliul de foraj) middot mecanismul macara-geamblac-carlig Mecanismul macara-geamblac-carlig este alcatuit din
middot geamblac middot icircnfasurarea cablului middot ansamblul macara-carlig
2DATE INITIALE
21 Adacircncimea sondei Pentru elaborarea proiectului vom ale adacircncimea sondei H=5100 m
Alegerea diametrelor nominale ale sapelor de foraj filete de legatura corelate cu diametrele de burlane si prajini se face de la pag 166 din Carnetul Tehnic de Utilaj Petrolier
H=5100 mLi=23H=3400 m
7
La=H10=510 m
22 Sistemul de actionare
Sistemul de actionare ales este DH(Diesel Hidraulic)
23 Constructia sondei
De=7rdquo
Ds=812rdquo
Di=1034rdquo
Dpg=658rdquo
Dpf=412rdquo
3Continutul memoriului
8
31 Alegerea tipului instalatiei de foraj
9
Instalatia de foraj este un complex de utilaje care formeaza echipamente sisteme si chiar instalatii ce pot functiona separat sau unele simultan pentru constructia sondei de foraj cu o anumita destinatie pentru efectuarea unor operatii legate de operatia de foraj si asigurarea securitatii tehniceCapacitatea unei instalatii de foraj poate fi sarcina maxima utila la cacircrlig sau adacircncimea maximaO insalatie de foraj este compusa din doua echipamente mari
middot echipamentul de suprafata ndash instalatie de foraj propriu- zisa middot echipamentul de adacircncime ndash garnitura de foraj Alegerea instalatiei de foraj se face icircn functie de sarcina maxima la cacircrlig din tabelul 11 Instalatiile de foraj romanesti F320 DH
32 Determinarea fortelor nominale la cacircrlig
Alegerea diametrului prajinilor greleLa pag 254 din Carnetul Tehnic de Utilaj Petrolier alegem prăjini grele de foraj
cu diametre exterioare
avand greutatea pe unitate de lungime
GS=50kg x 981 4905 N GS=05 kNqpg=1923 qpg=188643 Nm
lpg= 128m Gpg= qpg lpg Gpg=188643 x 128=241400 kN unde DS-diametrul sapei
GS-greutatea sapei qpg-greutatea specifica a prajinilor grele lpg-lungimea tronsonului de prajini grele Gpg-greutatea prajinilor grele
Calculul lungimii ansamblului al garniturii de foraj
Pentru prajini grele de foraj se alege de la pag 244 din Carnetul Tehnic de
Utilaj Petrolier
10
G=Gpa+Gpf+Gpg+Gs
Gpa
Gpf=qpf x lpf lpa=10 m qpf=3303 x 981=3240243 Nmlpf=H-lpa-lpg-hs=5100-10-128=4962 mGpf=324 x 4962=1600000 NGs=500 NGM=Gpa+Gpf+Gpg+Gs= 10000+500+1600000+241400=186 x106 N
unde G-greutatea celei mei grele garnituri de foraj Gpa-greutatea prajinii de antrenare Gpf-greutatea prajinilor de foraj qpf-greutatea liniara a prajinilor de foraj lpf-lungimea prajinilor de foraj Gs-greutatea sapei H-adancimea maxima a sondei lpa-lungimea prajinilor de antrenare lpf-lungimea prajinilor de foraj
Forta la carligul garniturii Forta la carlig garniturii este forta maxima care apare cu probabilitatea cea mai
mare in timpul operatiei de manevra a garniturii de forajEa este data de cea mai grea garnitura de foraj care de multe ori este cea mai lunga garnitura de foraj
Formula de calcul a fortei nominale
F cn=Frsquocn +F0
Frsquocn= ) =2406 x 106 N
a=15 ms2
G0=004 x Frsquocn=0004 x2406 x 106 =96250 N
=111x105 N
Fcn=2406 x 106 +111x105 =2517x106 N
11
Construcţia sondei
N Intervale [m] Grosimi de perete[mm] Greutate specifica[Nm]9811 0-100 1265 51512 100-700 1151 47193 700-1000 1036 42784 1000-1400 1265 51515 1400-1800 1151 47196 1800-2900 1036 42787 2900-4000 1151 47198 4000-5100 1265 5151
G7rdquo=981 x(100 x5151+600 x 4719 +300 x 4278 + 400 x 5151 +400 x 4719 +1100 x 4278 +1100 x 4719 +1100x 5151 =2368 x 106 N
212 Calculul fortei maxime
GCT0= =01 x 2406x106 = 22406 x105 N
FCT0=GCT0x =2602 x105 N
FCM=2251 MN
FcM 7inch
1
NT
i
qi li
1 f 0
FcT o
12
FCn= forţa la cacircrlig normalF lsquoCn= forţa utilăF0= greutatea echipamentului mobil (F0 este forţa datorată greutăţii moarte)FCM=forţa la cacircrlig maxima
33 Calculul puterii instalate determinarea numarului de grupuri de foraj Schema principala a actionarii sistemelor
CalculPentru instalatia noastra se alege modul de actionare M1(Mixt1)
PM1= Max(Pm+Pr+Pa) x cs ( Pm+Pc+Pa)x cs
FM=FCM =2251 MNVcm=02 msηSM=0689Cs=11Se alege motorul CATERPILLAR 3412 DITA avand putereaPmot=800 kW
Pm= =6539 kW
13
Pc=085x Pm=085 x 610= 5558 kW
Pr= =1308 kWPa=200 kW
=gt PM1=Max(6539 +1308 +200) x 11 (6539 + 5558 +200)x 11= PM1=1551 kW
Numarul de motoare se calculeaza cu formula
=2938 =gt Nmot=3 motoare
undePi- puterea instalata Pm-puterea consumata de sistemul de manevra Pr- puterea sistemului de rotatie Pc-puterea sistemului de circulatie Pa-puterea auxiliara Cs-coeficientul de sigurantaNmot - numarul de motoarePi - puterea instalate Pmot - puterea motorului
14
35 Detrminarea numarului de trepte de viteza la manevra si materializarea schemei cinematice a sistemului de manevra FCM=2251 MNF0=0111 MN
085
07x1
rsquo=02xrsquo
2=07x0=05
N= =2826 =gt3 trepte de viteza
=gt x2=0688 x1=0212
r=3245
15
Determinarea fortelor
F1=2251 MNF2=0693 MNF3=0213 MNF0=00906 MNCalculul vitezelor
v1=02 ms v2=0649 ms v3=2106 ms vM=4968 ms
16
Schema cinematica a unei instalatii de foraj( si a orice alt tip de instalatie) reprezinta modalitatea grafica prin care sunt reprezentate transmisiile arborilor si elementele care concura la realizarea functiei cinematice
Factorul de transmitere bdquomrdquo-reprezinta numarul transmisiilor dintre doi arbori care pot fi succesivi sau nesuccesivi icircn acelasi plan sau icircn plane diferite
Grupa de transmitere bdquowrdquo- se formeaza cu transmisiile dintre doi arbori succesivi
Numarul total de viteze bdquoNrdquo- poate fi relizate cu transmisia mecanica la elementul de executie
Numarul total de arbori bdquotrdquo- t=w+1
Simbolurile transmisiilor cinematice
17
Relatia structurala N= 1 x 2 +1
18
Schema cinematica a sistemului de manevra este urmatoarea
19
36 Determinarea icircnfasurarii maxime a cablului de manevra
Icircnfasurarea cablului reprezinta modul icircn care se trece cablul peste rolele mecanismului macara- geamblac Icircnfasurarea pote fi -icircnfasurare totala (cablul trece peste toate rolele geamblacului respectiv ale macaralei)
-icircnfasurare partiala
1-rola moarta 2-prima rola de la macara 3-cablul 4-capatul fix 5-toba de manevra
20
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
Petroleum este un cuvacircnt de origine romană care provine din bdquooleum petraeldquo = ulei de piatră denumire pe care romanii au preluat-o de la egipteni care descoperă petrol la suprafaţă icircn regiunea munţilor Golfului Suezse presupune că icircn antichitate romanii foloseau petrolul ca lubrifiant la osiile carelor romane sau icircn timpul Bizanţului acesta era parte componentă a focului grecesc o armă temută icircn luptele navale de odinioara
Petrolul era folosit şi icircn medicina veche fiind vacircndut ca leac miraculos universalŢiţeiul era cunoscut icircn zona ţării noastre icircncă din secolul I icircHr de cacircnd datează
obiectele descoperite icircn cadrul cetăţii dacice de la Poiana (Nicoreşti Galaţi) podoabe din smoală icircntărită şi acoperită cu un strat subţire de argint De altfel prima rafinărie de petrol din lume a fost construită icircn Romacircnia icircn 1856 la periferia oraşului Ploieşti icircn drum spre localitatea Racircfov pe strada Buna Vestire nr 174 de către fraţii Mehedinţeanu Instalaţiile rafinăriei erau destul de primitive toate utilajele fiind formate din vase cilindrice din fier sau fontă icircncălzite direct cu foc de lemne Aceste utilaje au fost comandate icircn Germania firmei Moltrecht ce construia cazane pentru fabricarea uleiurilor din şisturi bituminoase iar icircn decembrie 1856 icircncepe construcţia bdquofabricii de gazrdquo din Ploieşti pe numele lui Marin Mehedinţeanu (decedat icircn 1861) Distileria de petrol şi-a icircnceput activitatea cacircnd Teodor Mehedinţeanu icircntacircmpina greutăţi icircn aplicarea contractului semnat icircncă din 1856 pentru iluminarea capitalei cu bdquohidrocarbură şi lamperdquo
Preţul petrolului scade rapid prin creşterea numărului de rafinării petrolul lampant devine o resursă tot mai importantă icircn iluminat icircnlocuind trepta lumacircnările
Exploatarea masivă a petrolului icircncepe icircn secolul XIX pe motivul răspacircndirii folosirii petrolului icircn iluminat care dădea o lumină mai bună producacircnd fum mai puţin icircn comparaţie cu lămpile cu ulei de balenă sau lumacircnările de ceară
Icircn anul 1852 medicul şi geologul canadian Abraham Gesner obţine patentarea rafinării petrolului lampant curat numit petroleum iar icircn 1855 chimistul american Benjamin Silliman propune purificarea petrolului cu acid sulfuric
Pentru obţinerea masivă a petrolului urmează o perioadă de forare intensivă Cel mai renumit foraj este efectuat de Edwin L Drake la 27 august 1859 icircn Oil Creek Pennsylvania fiind finanţat de industriaşul american George H Bissell aici găsindu-se la 212 m adacircncime zăcăminte mari de petrol
Sondelendash sunt constructii miniere de forma cilindrica vertical sau inclinate caracterizate prin raport mare intre lungimea (adancime) si diametru executate de la suprafata cu instalatii speciale avand ca scop cercetarea scoartei terestre punerea in evidenta si valorificarea unor zacaminte de substante utile
Prin forare se defineste complexul de lucrari necesare realizarii unei sonde Intr-un sens mai strict forarea reprezinta operatia de dislocare a rocilor si de evacuare la suprafata a fragmentelor de roca rezultate din dislocare (a detritusului)
Partea superioara de inceput a unei sonde se numeste gura sondei iar cea inferioara ndash talpa sondei Deschiderea obtinuta prin forare fara consolidare cu coloane de tubare se numeste gaura de sonda Aceasta este delimitata lateral de peretele gaurii de sonda
Dislocarea rocii la talpa se executa cu instrumente speciale La dislocarea pe talpa circular completa instrumentul de disclocare se numeste sapa iar la dislocarea pe talpa inelara ndash cap de carotiera sau freza Legatura dintre instrumentului de dislocare si instalatia de la suprafata este asigurata de garnitura de foraj
2
La sistemele actuale de forare detritusul este transportat la suprafata prin circulatie de fluid Acest fluid se numeste fluid de foraj sau fluid de circulatie Sondele pentru petrol si gaze se foreaza pe uscat sau pe mare cu instalatii de forare O instalatie de forare este compusa din grupul de forta pentru actionare turla cu substructura sa sistemul de manevra (pentru efectuarea operatiilor de introducere si extragere in si din sonda a sapelor precum si a diferitelor scule si dispozitive sistemul de rotatie (pentru antrenarea garniturii de foraj in miscare rotativa) si sistemul de circulatie (pentru asigurarea fluidului de foraj in sonda)
La gura sondei se afla montata instalatia de prevenire a eruptiei prin care se inchide sonda unor manifestari eruptive sau eruptii libere Operatia de forare propriu zisa este urmata la anumite intervale de adancimi de consolidarea portiunii traversate Aceasta este realizata prin tubare (introducerea in sonda a unei coloane de tubare) In mod normal dupa tubare urmeaza operatie de cimentare prin care se izoleaza spatial inelar din spatele coloanei de tubare
In procesul de forare in functie de necesitati se executa diferite operatii de investigare a gaurii de sonda si a rocilor traversate carotaj electric Radioactive sau soniccavernometriemasuratori de deviatie etc
Principalii parametrii ai regimului de foraj sunt viteza unghiulara a sapei debitul de fluid de foraj apasarea pe sapa
Instalatia de foraj este alcatuita dintr-un complex de utilaje echipamente si mecanismecare indeplinesc urmatoarele functii principalemenevrarea garniturii de foraj si a coloanei de tubaj pomparea noroiului de foraj si rotirea garniturii de foraj in cazul forajului cu masa rotativa
Utilajeleechipamentele si mecanismele instalatiilor de foraj se grupeaza in Sistemul de manevra care cuprinde troliul de foraj geamblacul
macarauacarligulcablultoba cap mort si unele anexe Sistemul de pompare si circulatie a noroiului care cuprinde pompele de
noroi manifoldul de refulare si aspiratie a acestora si complexul pentru prepararea depozitarea circulatia curatirea si reconditionarea noroiului
Sistemul de rotire care cuprinde masa rotativacapul hidraulicla care se adauga garniture de foraj formata din prajina de antrenareprajinile de forajprajinile grelesapa si cand este cazul turbine de foraj
Actionarea instalatiilor de foraj cu Motoare Diesel este preponderenta motoarele fiind montate impreuna cu instalatiile lor anexe pe sanii pentru a fi usor de transportat si montatSistemul de actionare Diesel hidraulic este in prezent cel mai raspandit sistem de actionareraspunzand cerintelor de exploatare Convertizoarele hidraulice de cuplu transmit energia de la arborele motor la arborele condus prin intermediul lichiduluirealizand in acelasi timp si o transformare de moment
3
Sistemul de manevra al instalatiilor de foraj este ansamblul format din troliul de forajmecanismul macara-geamblac carlig si cabluEl asigura introducerea si extragerea garniturii de forajsustinerea acesteia in timp a forajuluiintroducerea si sustinerea de tubaj precum si efectuarea unor lucrari de instrumentatie sau cu caracter auxiliar
Troliul de foraj este elemental sistemului de manevra care indeplineste in cadrul instalaiilor de foraj urmatoarele functiuni
Extragerea si introducerea garniturii de foraj respective introducerea coloanei de tubaj suspendate in carligul mecanismului macara-geamblac
Insurubarea strangerea desfacereadesurubarea pasilor de prajinia burlanelor precum si adaugarea prajinilor de foraj
Sustinerea garniturii de foraj si reglarea apasarii pe sapa in timpul focajului
Lucrari auxiliare de ridicare apropiere si introducere in sondaoperatii care se executa cu ajutorul mosoarelor pe care se infasoara
Lucrari de punere in productiepistonat lacaritcarotaj prin prajini masuratori care se executa cu ajutorul tobei de lacarit
Ridicarea masturilor rabatabile cu ajutorul carligului instalatiei
4
Exploatarea şi prelucrarea petrolului a determinat dezvoltarea forajului Pacircnă la utilizarea forajului icircn exploatarea petrolului aceasta se realiza prin puţuri săpate manualPrima sondă pentru petrol a fost forată icircn Rusia lacircngă Baku (1848) icircn sistem percutant uscat Abia icircn 1859 se forează prima sondă pentru petrol icircn SUA (Pensylvania)Icircn Romacircnia prima sondă de petrol (mijloace mecanice) a fost forată icircn 1861 la Mosoare (Tacircrgu Ocna) unde s-a fost folosit sistemul percutant uscat cu prăjini de lemnPrimele sonde se sapă icircn sistemul percutant uscat dar se trece la forajul percutant hidraulic la care evacuarea detritusului se realiza continuu prin circulaţia apei Acest sistem permitea adacircncimi mai mari de forare şi creşterea siguranţei de lucru Icircn Romacircnia sistemul a fost aplicat icircn 1896 icircn Prahova (Băicoi)
Sistemul rotativ apare la icircnceputul secolului XX icircn SUA Icircn Romacircnia primele sonde icircn acest sistem au fost forate icircn 1906 (Moreni-Prahova Tescani -
5
Bacău)Dezvoltarea sistemului rotativ hidraulic duce la creşterea vitezelor de forare şi a adacircncimilor sondelorIcircn fosta URSS după 1922 se introduce forajul cu turbină care este un sistem de foraj rotativ cu un motor amplasat deasupra sapei La noi s-a aplicat după 1952 Este preferat icircn cazul rocilor dure şi la forajul dirijat Dintre variantele sistemului de foraj cu motor submersibil un interes deosebit icircl prezintă flexo-forajul Garnitura de foraj este formată dintr-un tub flexibil cu o structură specialăCu toată diversitatea sistemelor şi variantelor sistemul rotativ cu masă este cel mai folosit Recordul de adancime atins pe plan mondial este de 12390m (Murmansk-Rusia) Icircn Romacircnia adacircncimea maximă atinsă este de 7025m (Tufeni-Băicoi)
1CAPITOLELE PROIECTULUI
11 Alegerea tipului instalatiei de foraj si a principalelor utilaje componente ale sistemului de manevra
In general o instalatie de foraj se compune din urmatoarele subansamble
- turla mast sau trepied
- utilajul de manevra troliu sistemul geamblac-macara cablu
- utilajul de rotire sau utilajul de percutie la instalatiile mecanice
- utilajul de circulatie a fluidului de foraj la instalatiile hidraulice
- instalatiile de forta la instalatiile semimecanice si mecanice
- organe de transmisie de comanda de masura si control
Simbolizarea instalatiei de foraj
Seria noua IF 320 3DH unde 320 - forta maxima la cacircrlig icircn tone forta 3DH ndash sintemul de actionare
6
Icircn Romacircnia simbolizarea este facuta sub forma F320 3DH
O instalatie de foraj cuprinde 3 sisteme de lucru principale si mai multe sisteme de lucru auxiliare
Sistemele de lucru principale sunt
middot sistemul de manevra (SM) middot sistemul de rotire (SR) middot sistemul de circulatie (SC) Sistemul de manevra (SM) realizeaza apasarea pe sapa si operatia de manevra a materialului tubular icircn sonda
Sistemul de rotire (SR) realizeaza transmiterea miscarii de rotatie de la suprafata pacircna la sapa
Sistemul de circulatie (SC) realizeaza debitul de circulatie necesar evacuarii detritusului din sonda
Sistemul de manevra reprezinta unul dintre sistemele principale de lucru ale IF fiind alcatuit din middot grupul de forta middot transmisia mecanica middot masina de lucru (troliul de foraj) middot mecanismul macara-geamblac-carlig Mecanismul macara-geamblac-carlig este alcatuit din
middot geamblac middot icircnfasurarea cablului middot ansamblul macara-carlig
2DATE INITIALE
21 Adacircncimea sondei Pentru elaborarea proiectului vom ale adacircncimea sondei H=5100 m
Alegerea diametrelor nominale ale sapelor de foraj filete de legatura corelate cu diametrele de burlane si prajini se face de la pag 166 din Carnetul Tehnic de Utilaj Petrolier
H=5100 mLi=23H=3400 m
7
La=H10=510 m
22 Sistemul de actionare
Sistemul de actionare ales este DH(Diesel Hidraulic)
23 Constructia sondei
De=7rdquo
Ds=812rdquo
Di=1034rdquo
Dpg=658rdquo
Dpf=412rdquo
3Continutul memoriului
8
31 Alegerea tipului instalatiei de foraj
9
Instalatia de foraj este un complex de utilaje care formeaza echipamente sisteme si chiar instalatii ce pot functiona separat sau unele simultan pentru constructia sondei de foraj cu o anumita destinatie pentru efectuarea unor operatii legate de operatia de foraj si asigurarea securitatii tehniceCapacitatea unei instalatii de foraj poate fi sarcina maxima utila la cacircrlig sau adacircncimea maximaO insalatie de foraj este compusa din doua echipamente mari
middot echipamentul de suprafata ndash instalatie de foraj propriu- zisa middot echipamentul de adacircncime ndash garnitura de foraj Alegerea instalatiei de foraj se face icircn functie de sarcina maxima la cacircrlig din tabelul 11 Instalatiile de foraj romanesti F320 DH
32 Determinarea fortelor nominale la cacircrlig
Alegerea diametrului prajinilor greleLa pag 254 din Carnetul Tehnic de Utilaj Petrolier alegem prăjini grele de foraj
cu diametre exterioare
avand greutatea pe unitate de lungime
GS=50kg x 981 4905 N GS=05 kNqpg=1923 qpg=188643 Nm
lpg= 128m Gpg= qpg lpg Gpg=188643 x 128=241400 kN unde DS-diametrul sapei
GS-greutatea sapei qpg-greutatea specifica a prajinilor grele lpg-lungimea tronsonului de prajini grele Gpg-greutatea prajinilor grele
Calculul lungimii ansamblului al garniturii de foraj
Pentru prajini grele de foraj se alege de la pag 244 din Carnetul Tehnic de
Utilaj Petrolier
10
G=Gpa+Gpf+Gpg+Gs
Gpa
Gpf=qpf x lpf lpa=10 m qpf=3303 x 981=3240243 Nmlpf=H-lpa-lpg-hs=5100-10-128=4962 mGpf=324 x 4962=1600000 NGs=500 NGM=Gpa+Gpf+Gpg+Gs= 10000+500+1600000+241400=186 x106 N
unde G-greutatea celei mei grele garnituri de foraj Gpa-greutatea prajinii de antrenare Gpf-greutatea prajinilor de foraj qpf-greutatea liniara a prajinilor de foraj lpf-lungimea prajinilor de foraj Gs-greutatea sapei H-adancimea maxima a sondei lpa-lungimea prajinilor de antrenare lpf-lungimea prajinilor de foraj
Forta la carligul garniturii Forta la carlig garniturii este forta maxima care apare cu probabilitatea cea mai
mare in timpul operatiei de manevra a garniturii de forajEa este data de cea mai grea garnitura de foraj care de multe ori este cea mai lunga garnitura de foraj
Formula de calcul a fortei nominale
F cn=Frsquocn +F0
Frsquocn= ) =2406 x 106 N
a=15 ms2
G0=004 x Frsquocn=0004 x2406 x 106 =96250 N
=111x105 N
Fcn=2406 x 106 +111x105 =2517x106 N
11
Construcţia sondei
N Intervale [m] Grosimi de perete[mm] Greutate specifica[Nm]9811 0-100 1265 51512 100-700 1151 47193 700-1000 1036 42784 1000-1400 1265 51515 1400-1800 1151 47196 1800-2900 1036 42787 2900-4000 1151 47198 4000-5100 1265 5151
G7rdquo=981 x(100 x5151+600 x 4719 +300 x 4278 + 400 x 5151 +400 x 4719 +1100 x 4278 +1100 x 4719 +1100x 5151 =2368 x 106 N
212 Calculul fortei maxime
GCT0= =01 x 2406x106 = 22406 x105 N
FCT0=GCT0x =2602 x105 N
FCM=2251 MN
FcM 7inch
1
NT
i
qi li
1 f 0
FcT o
12
FCn= forţa la cacircrlig normalF lsquoCn= forţa utilăF0= greutatea echipamentului mobil (F0 este forţa datorată greutăţii moarte)FCM=forţa la cacircrlig maxima
33 Calculul puterii instalate determinarea numarului de grupuri de foraj Schema principala a actionarii sistemelor
CalculPentru instalatia noastra se alege modul de actionare M1(Mixt1)
PM1= Max(Pm+Pr+Pa) x cs ( Pm+Pc+Pa)x cs
FM=FCM =2251 MNVcm=02 msηSM=0689Cs=11Se alege motorul CATERPILLAR 3412 DITA avand putereaPmot=800 kW
Pm= =6539 kW
13
Pc=085x Pm=085 x 610= 5558 kW
Pr= =1308 kWPa=200 kW
=gt PM1=Max(6539 +1308 +200) x 11 (6539 + 5558 +200)x 11= PM1=1551 kW
Numarul de motoare se calculeaza cu formula
=2938 =gt Nmot=3 motoare
undePi- puterea instalata Pm-puterea consumata de sistemul de manevra Pr- puterea sistemului de rotatie Pc-puterea sistemului de circulatie Pa-puterea auxiliara Cs-coeficientul de sigurantaNmot - numarul de motoarePi - puterea instalate Pmot - puterea motorului
14
35 Detrminarea numarului de trepte de viteza la manevra si materializarea schemei cinematice a sistemului de manevra FCM=2251 MNF0=0111 MN
085
07x1
rsquo=02xrsquo
2=07x0=05
N= =2826 =gt3 trepte de viteza
=gt x2=0688 x1=0212
r=3245
15
Determinarea fortelor
F1=2251 MNF2=0693 MNF3=0213 MNF0=00906 MNCalculul vitezelor
v1=02 ms v2=0649 ms v3=2106 ms vM=4968 ms
16
Schema cinematica a unei instalatii de foraj( si a orice alt tip de instalatie) reprezinta modalitatea grafica prin care sunt reprezentate transmisiile arborilor si elementele care concura la realizarea functiei cinematice
Factorul de transmitere bdquomrdquo-reprezinta numarul transmisiilor dintre doi arbori care pot fi succesivi sau nesuccesivi icircn acelasi plan sau icircn plane diferite
Grupa de transmitere bdquowrdquo- se formeaza cu transmisiile dintre doi arbori succesivi
Numarul total de viteze bdquoNrdquo- poate fi relizate cu transmisia mecanica la elementul de executie
Numarul total de arbori bdquotrdquo- t=w+1
Simbolurile transmisiilor cinematice
17
Relatia structurala N= 1 x 2 +1
18
Schema cinematica a sistemului de manevra este urmatoarea
19
36 Determinarea icircnfasurarii maxime a cablului de manevra
Icircnfasurarea cablului reprezinta modul icircn care se trece cablul peste rolele mecanismului macara- geamblac Icircnfasurarea pote fi -icircnfasurare totala (cablul trece peste toate rolele geamblacului respectiv ale macaralei)
-icircnfasurare partiala
1-rola moarta 2-prima rola de la macara 3-cablul 4-capatul fix 5-toba de manevra
20
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
La sistemele actuale de forare detritusul este transportat la suprafata prin circulatie de fluid Acest fluid se numeste fluid de foraj sau fluid de circulatie Sondele pentru petrol si gaze se foreaza pe uscat sau pe mare cu instalatii de forare O instalatie de forare este compusa din grupul de forta pentru actionare turla cu substructura sa sistemul de manevra (pentru efectuarea operatiilor de introducere si extragere in si din sonda a sapelor precum si a diferitelor scule si dispozitive sistemul de rotatie (pentru antrenarea garniturii de foraj in miscare rotativa) si sistemul de circulatie (pentru asigurarea fluidului de foraj in sonda)
La gura sondei se afla montata instalatia de prevenire a eruptiei prin care se inchide sonda unor manifestari eruptive sau eruptii libere Operatia de forare propriu zisa este urmata la anumite intervale de adancimi de consolidarea portiunii traversate Aceasta este realizata prin tubare (introducerea in sonda a unei coloane de tubare) In mod normal dupa tubare urmeaza operatie de cimentare prin care se izoleaza spatial inelar din spatele coloanei de tubare
In procesul de forare in functie de necesitati se executa diferite operatii de investigare a gaurii de sonda si a rocilor traversate carotaj electric Radioactive sau soniccavernometriemasuratori de deviatie etc
Principalii parametrii ai regimului de foraj sunt viteza unghiulara a sapei debitul de fluid de foraj apasarea pe sapa
Instalatia de foraj este alcatuita dintr-un complex de utilaje echipamente si mecanismecare indeplinesc urmatoarele functii principalemenevrarea garniturii de foraj si a coloanei de tubaj pomparea noroiului de foraj si rotirea garniturii de foraj in cazul forajului cu masa rotativa
Utilajeleechipamentele si mecanismele instalatiilor de foraj se grupeaza in Sistemul de manevra care cuprinde troliul de foraj geamblacul
macarauacarligulcablultoba cap mort si unele anexe Sistemul de pompare si circulatie a noroiului care cuprinde pompele de
noroi manifoldul de refulare si aspiratie a acestora si complexul pentru prepararea depozitarea circulatia curatirea si reconditionarea noroiului
Sistemul de rotire care cuprinde masa rotativacapul hidraulicla care se adauga garniture de foraj formata din prajina de antrenareprajinile de forajprajinile grelesapa si cand este cazul turbine de foraj
Actionarea instalatiilor de foraj cu Motoare Diesel este preponderenta motoarele fiind montate impreuna cu instalatiile lor anexe pe sanii pentru a fi usor de transportat si montatSistemul de actionare Diesel hidraulic este in prezent cel mai raspandit sistem de actionareraspunzand cerintelor de exploatare Convertizoarele hidraulice de cuplu transmit energia de la arborele motor la arborele condus prin intermediul lichiduluirealizand in acelasi timp si o transformare de moment
3
Sistemul de manevra al instalatiilor de foraj este ansamblul format din troliul de forajmecanismul macara-geamblac carlig si cabluEl asigura introducerea si extragerea garniturii de forajsustinerea acesteia in timp a forajuluiintroducerea si sustinerea de tubaj precum si efectuarea unor lucrari de instrumentatie sau cu caracter auxiliar
Troliul de foraj este elemental sistemului de manevra care indeplineste in cadrul instalaiilor de foraj urmatoarele functiuni
Extragerea si introducerea garniturii de foraj respective introducerea coloanei de tubaj suspendate in carligul mecanismului macara-geamblac
Insurubarea strangerea desfacereadesurubarea pasilor de prajinia burlanelor precum si adaugarea prajinilor de foraj
Sustinerea garniturii de foraj si reglarea apasarii pe sapa in timpul focajului
Lucrari auxiliare de ridicare apropiere si introducere in sondaoperatii care se executa cu ajutorul mosoarelor pe care se infasoara
Lucrari de punere in productiepistonat lacaritcarotaj prin prajini masuratori care se executa cu ajutorul tobei de lacarit
Ridicarea masturilor rabatabile cu ajutorul carligului instalatiei
4
Exploatarea şi prelucrarea petrolului a determinat dezvoltarea forajului Pacircnă la utilizarea forajului icircn exploatarea petrolului aceasta se realiza prin puţuri săpate manualPrima sondă pentru petrol a fost forată icircn Rusia lacircngă Baku (1848) icircn sistem percutant uscat Abia icircn 1859 se forează prima sondă pentru petrol icircn SUA (Pensylvania)Icircn Romacircnia prima sondă de petrol (mijloace mecanice) a fost forată icircn 1861 la Mosoare (Tacircrgu Ocna) unde s-a fost folosit sistemul percutant uscat cu prăjini de lemnPrimele sonde se sapă icircn sistemul percutant uscat dar se trece la forajul percutant hidraulic la care evacuarea detritusului se realiza continuu prin circulaţia apei Acest sistem permitea adacircncimi mai mari de forare şi creşterea siguranţei de lucru Icircn Romacircnia sistemul a fost aplicat icircn 1896 icircn Prahova (Băicoi)
Sistemul rotativ apare la icircnceputul secolului XX icircn SUA Icircn Romacircnia primele sonde icircn acest sistem au fost forate icircn 1906 (Moreni-Prahova Tescani -
5
Bacău)Dezvoltarea sistemului rotativ hidraulic duce la creşterea vitezelor de forare şi a adacircncimilor sondelorIcircn fosta URSS după 1922 se introduce forajul cu turbină care este un sistem de foraj rotativ cu un motor amplasat deasupra sapei La noi s-a aplicat după 1952 Este preferat icircn cazul rocilor dure şi la forajul dirijat Dintre variantele sistemului de foraj cu motor submersibil un interes deosebit icircl prezintă flexo-forajul Garnitura de foraj este formată dintr-un tub flexibil cu o structură specialăCu toată diversitatea sistemelor şi variantelor sistemul rotativ cu masă este cel mai folosit Recordul de adancime atins pe plan mondial este de 12390m (Murmansk-Rusia) Icircn Romacircnia adacircncimea maximă atinsă este de 7025m (Tufeni-Băicoi)
1CAPITOLELE PROIECTULUI
11 Alegerea tipului instalatiei de foraj si a principalelor utilaje componente ale sistemului de manevra
In general o instalatie de foraj se compune din urmatoarele subansamble
- turla mast sau trepied
- utilajul de manevra troliu sistemul geamblac-macara cablu
- utilajul de rotire sau utilajul de percutie la instalatiile mecanice
- utilajul de circulatie a fluidului de foraj la instalatiile hidraulice
- instalatiile de forta la instalatiile semimecanice si mecanice
- organe de transmisie de comanda de masura si control
Simbolizarea instalatiei de foraj
Seria noua IF 320 3DH unde 320 - forta maxima la cacircrlig icircn tone forta 3DH ndash sintemul de actionare
6
Icircn Romacircnia simbolizarea este facuta sub forma F320 3DH
O instalatie de foraj cuprinde 3 sisteme de lucru principale si mai multe sisteme de lucru auxiliare
Sistemele de lucru principale sunt
middot sistemul de manevra (SM) middot sistemul de rotire (SR) middot sistemul de circulatie (SC) Sistemul de manevra (SM) realizeaza apasarea pe sapa si operatia de manevra a materialului tubular icircn sonda
Sistemul de rotire (SR) realizeaza transmiterea miscarii de rotatie de la suprafata pacircna la sapa
Sistemul de circulatie (SC) realizeaza debitul de circulatie necesar evacuarii detritusului din sonda
Sistemul de manevra reprezinta unul dintre sistemele principale de lucru ale IF fiind alcatuit din middot grupul de forta middot transmisia mecanica middot masina de lucru (troliul de foraj) middot mecanismul macara-geamblac-carlig Mecanismul macara-geamblac-carlig este alcatuit din
middot geamblac middot icircnfasurarea cablului middot ansamblul macara-carlig
2DATE INITIALE
21 Adacircncimea sondei Pentru elaborarea proiectului vom ale adacircncimea sondei H=5100 m
Alegerea diametrelor nominale ale sapelor de foraj filete de legatura corelate cu diametrele de burlane si prajini se face de la pag 166 din Carnetul Tehnic de Utilaj Petrolier
H=5100 mLi=23H=3400 m
7
La=H10=510 m
22 Sistemul de actionare
Sistemul de actionare ales este DH(Diesel Hidraulic)
23 Constructia sondei
De=7rdquo
Ds=812rdquo
Di=1034rdquo
Dpg=658rdquo
Dpf=412rdquo
3Continutul memoriului
8
31 Alegerea tipului instalatiei de foraj
9
Instalatia de foraj este un complex de utilaje care formeaza echipamente sisteme si chiar instalatii ce pot functiona separat sau unele simultan pentru constructia sondei de foraj cu o anumita destinatie pentru efectuarea unor operatii legate de operatia de foraj si asigurarea securitatii tehniceCapacitatea unei instalatii de foraj poate fi sarcina maxima utila la cacircrlig sau adacircncimea maximaO insalatie de foraj este compusa din doua echipamente mari
middot echipamentul de suprafata ndash instalatie de foraj propriu- zisa middot echipamentul de adacircncime ndash garnitura de foraj Alegerea instalatiei de foraj se face icircn functie de sarcina maxima la cacircrlig din tabelul 11 Instalatiile de foraj romanesti F320 DH
32 Determinarea fortelor nominale la cacircrlig
Alegerea diametrului prajinilor greleLa pag 254 din Carnetul Tehnic de Utilaj Petrolier alegem prăjini grele de foraj
cu diametre exterioare
avand greutatea pe unitate de lungime
GS=50kg x 981 4905 N GS=05 kNqpg=1923 qpg=188643 Nm
lpg= 128m Gpg= qpg lpg Gpg=188643 x 128=241400 kN unde DS-diametrul sapei
GS-greutatea sapei qpg-greutatea specifica a prajinilor grele lpg-lungimea tronsonului de prajini grele Gpg-greutatea prajinilor grele
Calculul lungimii ansamblului al garniturii de foraj
Pentru prajini grele de foraj se alege de la pag 244 din Carnetul Tehnic de
Utilaj Petrolier
10
G=Gpa+Gpf+Gpg+Gs
Gpa
Gpf=qpf x lpf lpa=10 m qpf=3303 x 981=3240243 Nmlpf=H-lpa-lpg-hs=5100-10-128=4962 mGpf=324 x 4962=1600000 NGs=500 NGM=Gpa+Gpf+Gpg+Gs= 10000+500+1600000+241400=186 x106 N
unde G-greutatea celei mei grele garnituri de foraj Gpa-greutatea prajinii de antrenare Gpf-greutatea prajinilor de foraj qpf-greutatea liniara a prajinilor de foraj lpf-lungimea prajinilor de foraj Gs-greutatea sapei H-adancimea maxima a sondei lpa-lungimea prajinilor de antrenare lpf-lungimea prajinilor de foraj
Forta la carligul garniturii Forta la carlig garniturii este forta maxima care apare cu probabilitatea cea mai
mare in timpul operatiei de manevra a garniturii de forajEa este data de cea mai grea garnitura de foraj care de multe ori este cea mai lunga garnitura de foraj
Formula de calcul a fortei nominale
F cn=Frsquocn +F0
Frsquocn= ) =2406 x 106 N
a=15 ms2
G0=004 x Frsquocn=0004 x2406 x 106 =96250 N
=111x105 N
Fcn=2406 x 106 +111x105 =2517x106 N
11
Construcţia sondei
N Intervale [m] Grosimi de perete[mm] Greutate specifica[Nm]9811 0-100 1265 51512 100-700 1151 47193 700-1000 1036 42784 1000-1400 1265 51515 1400-1800 1151 47196 1800-2900 1036 42787 2900-4000 1151 47198 4000-5100 1265 5151
G7rdquo=981 x(100 x5151+600 x 4719 +300 x 4278 + 400 x 5151 +400 x 4719 +1100 x 4278 +1100 x 4719 +1100x 5151 =2368 x 106 N
212 Calculul fortei maxime
GCT0= =01 x 2406x106 = 22406 x105 N
FCT0=GCT0x =2602 x105 N
FCM=2251 MN
FcM 7inch
1
NT
i
qi li
1 f 0
FcT o
12
FCn= forţa la cacircrlig normalF lsquoCn= forţa utilăF0= greutatea echipamentului mobil (F0 este forţa datorată greutăţii moarte)FCM=forţa la cacircrlig maxima
33 Calculul puterii instalate determinarea numarului de grupuri de foraj Schema principala a actionarii sistemelor
CalculPentru instalatia noastra se alege modul de actionare M1(Mixt1)
PM1= Max(Pm+Pr+Pa) x cs ( Pm+Pc+Pa)x cs
FM=FCM =2251 MNVcm=02 msηSM=0689Cs=11Se alege motorul CATERPILLAR 3412 DITA avand putereaPmot=800 kW
Pm= =6539 kW
13
Pc=085x Pm=085 x 610= 5558 kW
Pr= =1308 kWPa=200 kW
=gt PM1=Max(6539 +1308 +200) x 11 (6539 + 5558 +200)x 11= PM1=1551 kW
Numarul de motoare se calculeaza cu formula
=2938 =gt Nmot=3 motoare
undePi- puterea instalata Pm-puterea consumata de sistemul de manevra Pr- puterea sistemului de rotatie Pc-puterea sistemului de circulatie Pa-puterea auxiliara Cs-coeficientul de sigurantaNmot - numarul de motoarePi - puterea instalate Pmot - puterea motorului
14
35 Detrminarea numarului de trepte de viteza la manevra si materializarea schemei cinematice a sistemului de manevra FCM=2251 MNF0=0111 MN
085
07x1
rsquo=02xrsquo
2=07x0=05
N= =2826 =gt3 trepte de viteza
=gt x2=0688 x1=0212
r=3245
15
Determinarea fortelor
F1=2251 MNF2=0693 MNF3=0213 MNF0=00906 MNCalculul vitezelor
v1=02 ms v2=0649 ms v3=2106 ms vM=4968 ms
16
Schema cinematica a unei instalatii de foraj( si a orice alt tip de instalatie) reprezinta modalitatea grafica prin care sunt reprezentate transmisiile arborilor si elementele care concura la realizarea functiei cinematice
Factorul de transmitere bdquomrdquo-reprezinta numarul transmisiilor dintre doi arbori care pot fi succesivi sau nesuccesivi icircn acelasi plan sau icircn plane diferite
Grupa de transmitere bdquowrdquo- se formeaza cu transmisiile dintre doi arbori succesivi
Numarul total de viteze bdquoNrdquo- poate fi relizate cu transmisia mecanica la elementul de executie
Numarul total de arbori bdquotrdquo- t=w+1
Simbolurile transmisiilor cinematice
17
Relatia structurala N= 1 x 2 +1
18
Schema cinematica a sistemului de manevra este urmatoarea
19
36 Determinarea icircnfasurarii maxime a cablului de manevra
Icircnfasurarea cablului reprezinta modul icircn care se trece cablul peste rolele mecanismului macara- geamblac Icircnfasurarea pote fi -icircnfasurare totala (cablul trece peste toate rolele geamblacului respectiv ale macaralei)
-icircnfasurare partiala
1-rola moarta 2-prima rola de la macara 3-cablul 4-capatul fix 5-toba de manevra
20
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
Sistemul de manevra al instalatiilor de foraj este ansamblul format din troliul de forajmecanismul macara-geamblac carlig si cabluEl asigura introducerea si extragerea garniturii de forajsustinerea acesteia in timp a forajuluiintroducerea si sustinerea de tubaj precum si efectuarea unor lucrari de instrumentatie sau cu caracter auxiliar
Troliul de foraj este elemental sistemului de manevra care indeplineste in cadrul instalaiilor de foraj urmatoarele functiuni
Extragerea si introducerea garniturii de foraj respective introducerea coloanei de tubaj suspendate in carligul mecanismului macara-geamblac
Insurubarea strangerea desfacereadesurubarea pasilor de prajinia burlanelor precum si adaugarea prajinilor de foraj
Sustinerea garniturii de foraj si reglarea apasarii pe sapa in timpul focajului
Lucrari auxiliare de ridicare apropiere si introducere in sondaoperatii care se executa cu ajutorul mosoarelor pe care se infasoara
Lucrari de punere in productiepistonat lacaritcarotaj prin prajini masuratori care se executa cu ajutorul tobei de lacarit
Ridicarea masturilor rabatabile cu ajutorul carligului instalatiei
4
Exploatarea şi prelucrarea petrolului a determinat dezvoltarea forajului Pacircnă la utilizarea forajului icircn exploatarea petrolului aceasta se realiza prin puţuri săpate manualPrima sondă pentru petrol a fost forată icircn Rusia lacircngă Baku (1848) icircn sistem percutant uscat Abia icircn 1859 se forează prima sondă pentru petrol icircn SUA (Pensylvania)Icircn Romacircnia prima sondă de petrol (mijloace mecanice) a fost forată icircn 1861 la Mosoare (Tacircrgu Ocna) unde s-a fost folosit sistemul percutant uscat cu prăjini de lemnPrimele sonde se sapă icircn sistemul percutant uscat dar se trece la forajul percutant hidraulic la care evacuarea detritusului se realiza continuu prin circulaţia apei Acest sistem permitea adacircncimi mai mari de forare şi creşterea siguranţei de lucru Icircn Romacircnia sistemul a fost aplicat icircn 1896 icircn Prahova (Băicoi)
Sistemul rotativ apare la icircnceputul secolului XX icircn SUA Icircn Romacircnia primele sonde icircn acest sistem au fost forate icircn 1906 (Moreni-Prahova Tescani -
5
Bacău)Dezvoltarea sistemului rotativ hidraulic duce la creşterea vitezelor de forare şi a adacircncimilor sondelorIcircn fosta URSS după 1922 se introduce forajul cu turbină care este un sistem de foraj rotativ cu un motor amplasat deasupra sapei La noi s-a aplicat după 1952 Este preferat icircn cazul rocilor dure şi la forajul dirijat Dintre variantele sistemului de foraj cu motor submersibil un interes deosebit icircl prezintă flexo-forajul Garnitura de foraj este formată dintr-un tub flexibil cu o structură specialăCu toată diversitatea sistemelor şi variantelor sistemul rotativ cu masă este cel mai folosit Recordul de adancime atins pe plan mondial este de 12390m (Murmansk-Rusia) Icircn Romacircnia adacircncimea maximă atinsă este de 7025m (Tufeni-Băicoi)
1CAPITOLELE PROIECTULUI
11 Alegerea tipului instalatiei de foraj si a principalelor utilaje componente ale sistemului de manevra
In general o instalatie de foraj se compune din urmatoarele subansamble
- turla mast sau trepied
- utilajul de manevra troliu sistemul geamblac-macara cablu
- utilajul de rotire sau utilajul de percutie la instalatiile mecanice
- utilajul de circulatie a fluidului de foraj la instalatiile hidraulice
- instalatiile de forta la instalatiile semimecanice si mecanice
- organe de transmisie de comanda de masura si control
Simbolizarea instalatiei de foraj
Seria noua IF 320 3DH unde 320 - forta maxima la cacircrlig icircn tone forta 3DH ndash sintemul de actionare
6
Icircn Romacircnia simbolizarea este facuta sub forma F320 3DH
O instalatie de foraj cuprinde 3 sisteme de lucru principale si mai multe sisteme de lucru auxiliare
Sistemele de lucru principale sunt
middot sistemul de manevra (SM) middot sistemul de rotire (SR) middot sistemul de circulatie (SC) Sistemul de manevra (SM) realizeaza apasarea pe sapa si operatia de manevra a materialului tubular icircn sonda
Sistemul de rotire (SR) realizeaza transmiterea miscarii de rotatie de la suprafata pacircna la sapa
Sistemul de circulatie (SC) realizeaza debitul de circulatie necesar evacuarii detritusului din sonda
Sistemul de manevra reprezinta unul dintre sistemele principale de lucru ale IF fiind alcatuit din middot grupul de forta middot transmisia mecanica middot masina de lucru (troliul de foraj) middot mecanismul macara-geamblac-carlig Mecanismul macara-geamblac-carlig este alcatuit din
middot geamblac middot icircnfasurarea cablului middot ansamblul macara-carlig
2DATE INITIALE
21 Adacircncimea sondei Pentru elaborarea proiectului vom ale adacircncimea sondei H=5100 m
Alegerea diametrelor nominale ale sapelor de foraj filete de legatura corelate cu diametrele de burlane si prajini se face de la pag 166 din Carnetul Tehnic de Utilaj Petrolier
H=5100 mLi=23H=3400 m
7
La=H10=510 m
22 Sistemul de actionare
Sistemul de actionare ales este DH(Diesel Hidraulic)
23 Constructia sondei
De=7rdquo
Ds=812rdquo
Di=1034rdquo
Dpg=658rdquo
Dpf=412rdquo
3Continutul memoriului
8
31 Alegerea tipului instalatiei de foraj
9
Instalatia de foraj este un complex de utilaje care formeaza echipamente sisteme si chiar instalatii ce pot functiona separat sau unele simultan pentru constructia sondei de foraj cu o anumita destinatie pentru efectuarea unor operatii legate de operatia de foraj si asigurarea securitatii tehniceCapacitatea unei instalatii de foraj poate fi sarcina maxima utila la cacircrlig sau adacircncimea maximaO insalatie de foraj este compusa din doua echipamente mari
middot echipamentul de suprafata ndash instalatie de foraj propriu- zisa middot echipamentul de adacircncime ndash garnitura de foraj Alegerea instalatiei de foraj se face icircn functie de sarcina maxima la cacircrlig din tabelul 11 Instalatiile de foraj romanesti F320 DH
32 Determinarea fortelor nominale la cacircrlig
Alegerea diametrului prajinilor greleLa pag 254 din Carnetul Tehnic de Utilaj Petrolier alegem prăjini grele de foraj
cu diametre exterioare
avand greutatea pe unitate de lungime
GS=50kg x 981 4905 N GS=05 kNqpg=1923 qpg=188643 Nm
lpg= 128m Gpg= qpg lpg Gpg=188643 x 128=241400 kN unde DS-diametrul sapei
GS-greutatea sapei qpg-greutatea specifica a prajinilor grele lpg-lungimea tronsonului de prajini grele Gpg-greutatea prajinilor grele
Calculul lungimii ansamblului al garniturii de foraj
Pentru prajini grele de foraj se alege de la pag 244 din Carnetul Tehnic de
Utilaj Petrolier
10
G=Gpa+Gpf+Gpg+Gs
Gpa
Gpf=qpf x lpf lpa=10 m qpf=3303 x 981=3240243 Nmlpf=H-lpa-lpg-hs=5100-10-128=4962 mGpf=324 x 4962=1600000 NGs=500 NGM=Gpa+Gpf+Gpg+Gs= 10000+500+1600000+241400=186 x106 N
unde G-greutatea celei mei grele garnituri de foraj Gpa-greutatea prajinii de antrenare Gpf-greutatea prajinilor de foraj qpf-greutatea liniara a prajinilor de foraj lpf-lungimea prajinilor de foraj Gs-greutatea sapei H-adancimea maxima a sondei lpa-lungimea prajinilor de antrenare lpf-lungimea prajinilor de foraj
Forta la carligul garniturii Forta la carlig garniturii este forta maxima care apare cu probabilitatea cea mai
mare in timpul operatiei de manevra a garniturii de forajEa este data de cea mai grea garnitura de foraj care de multe ori este cea mai lunga garnitura de foraj
Formula de calcul a fortei nominale
F cn=Frsquocn +F0
Frsquocn= ) =2406 x 106 N
a=15 ms2
G0=004 x Frsquocn=0004 x2406 x 106 =96250 N
=111x105 N
Fcn=2406 x 106 +111x105 =2517x106 N
11
Construcţia sondei
N Intervale [m] Grosimi de perete[mm] Greutate specifica[Nm]9811 0-100 1265 51512 100-700 1151 47193 700-1000 1036 42784 1000-1400 1265 51515 1400-1800 1151 47196 1800-2900 1036 42787 2900-4000 1151 47198 4000-5100 1265 5151
G7rdquo=981 x(100 x5151+600 x 4719 +300 x 4278 + 400 x 5151 +400 x 4719 +1100 x 4278 +1100 x 4719 +1100x 5151 =2368 x 106 N
212 Calculul fortei maxime
GCT0= =01 x 2406x106 = 22406 x105 N
FCT0=GCT0x =2602 x105 N
FCM=2251 MN
FcM 7inch
1
NT
i
qi li
1 f 0
FcT o
12
FCn= forţa la cacircrlig normalF lsquoCn= forţa utilăF0= greutatea echipamentului mobil (F0 este forţa datorată greutăţii moarte)FCM=forţa la cacircrlig maxima
33 Calculul puterii instalate determinarea numarului de grupuri de foraj Schema principala a actionarii sistemelor
CalculPentru instalatia noastra se alege modul de actionare M1(Mixt1)
PM1= Max(Pm+Pr+Pa) x cs ( Pm+Pc+Pa)x cs
FM=FCM =2251 MNVcm=02 msηSM=0689Cs=11Se alege motorul CATERPILLAR 3412 DITA avand putereaPmot=800 kW
Pm= =6539 kW
13
Pc=085x Pm=085 x 610= 5558 kW
Pr= =1308 kWPa=200 kW
=gt PM1=Max(6539 +1308 +200) x 11 (6539 + 5558 +200)x 11= PM1=1551 kW
Numarul de motoare se calculeaza cu formula
=2938 =gt Nmot=3 motoare
undePi- puterea instalata Pm-puterea consumata de sistemul de manevra Pr- puterea sistemului de rotatie Pc-puterea sistemului de circulatie Pa-puterea auxiliara Cs-coeficientul de sigurantaNmot - numarul de motoarePi - puterea instalate Pmot - puterea motorului
14
35 Detrminarea numarului de trepte de viteza la manevra si materializarea schemei cinematice a sistemului de manevra FCM=2251 MNF0=0111 MN
085
07x1
rsquo=02xrsquo
2=07x0=05
N= =2826 =gt3 trepte de viteza
=gt x2=0688 x1=0212
r=3245
15
Determinarea fortelor
F1=2251 MNF2=0693 MNF3=0213 MNF0=00906 MNCalculul vitezelor
v1=02 ms v2=0649 ms v3=2106 ms vM=4968 ms
16
Schema cinematica a unei instalatii de foraj( si a orice alt tip de instalatie) reprezinta modalitatea grafica prin care sunt reprezentate transmisiile arborilor si elementele care concura la realizarea functiei cinematice
Factorul de transmitere bdquomrdquo-reprezinta numarul transmisiilor dintre doi arbori care pot fi succesivi sau nesuccesivi icircn acelasi plan sau icircn plane diferite
Grupa de transmitere bdquowrdquo- se formeaza cu transmisiile dintre doi arbori succesivi
Numarul total de viteze bdquoNrdquo- poate fi relizate cu transmisia mecanica la elementul de executie
Numarul total de arbori bdquotrdquo- t=w+1
Simbolurile transmisiilor cinematice
17
Relatia structurala N= 1 x 2 +1
18
Schema cinematica a sistemului de manevra este urmatoarea
19
36 Determinarea icircnfasurarii maxime a cablului de manevra
Icircnfasurarea cablului reprezinta modul icircn care se trece cablul peste rolele mecanismului macara- geamblac Icircnfasurarea pote fi -icircnfasurare totala (cablul trece peste toate rolele geamblacului respectiv ale macaralei)
-icircnfasurare partiala
1-rola moarta 2-prima rola de la macara 3-cablul 4-capatul fix 5-toba de manevra
20
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
Exploatarea şi prelucrarea petrolului a determinat dezvoltarea forajului Pacircnă la utilizarea forajului icircn exploatarea petrolului aceasta se realiza prin puţuri săpate manualPrima sondă pentru petrol a fost forată icircn Rusia lacircngă Baku (1848) icircn sistem percutant uscat Abia icircn 1859 se forează prima sondă pentru petrol icircn SUA (Pensylvania)Icircn Romacircnia prima sondă de petrol (mijloace mecanice) a fost forată icircn 1861 la Mosoare (Tacircrgu Ocna) unde s-a fost folosit sistemul percutant uscat cu prăjini de lemnPrimele sonde se sapă icircn sistemul percutant uscat dar se trece la forajul percutant hidraulic la care evacuarea detritusului se realiza continuu prin circulaţia apei Acest sistem permitea adacircncimi mai mari de forare şi creşterea siguranţei de lucru Icircn Romacircnia sistemul a fost aplicat icircn 1896 icircn Prahova (Băicoi)
Sistemul rotativ apare la icircnceputul secolului XX icircn SUA Icircn Romacircnia primele sonde icircn acest sistem au fost forate icircn 1906 (Moreni-Prahova Tescani -
5
Bacău)Dezvoltarea sistemului rotativ hidraulic duce la creşterea vitezelor de forare şi a adacircncimilor sondelorIcircn fosta URSS după 1922 se introduce forajul cu turbină care este un sistem de foraj rotativ cu un motor amplasat deasupra sapei La noi s-a aplicat după 1952 Este preferat icircn cazul rocilor dure şi la forajul dirijat Dintre variantele sistemului de foraj cu motor submersibil un interes deosebit icircl prezintă flexo-forajul Garnitura de foraj este formată dintr-un tub flexibil cu o structură specialăCu toată diversitatea sistemelor şi variantelor sistemul rotativ cu masă este cel mai folosit Recordul de adancime atins pe plan mondial este de 12390m (Murmansk-Rusia) Icircn Romacircnia adacircncimea maximă atinsă este de 7025m (Tufeni-Băicoi)
1CAPITOLELE PROIECTULUI
11 Alegerea tipului instalatiei de foraj si a principalelor utilaje componente ale sistemului de manevra
In general o instalatie de foraj se compune din urmatoarele subansamble
- turla mast sau trepied
- utilajul de manevra troliu sistemul geamblac-macara cablu
- utilajul de rotire sau utilajul de percutie la instalatiile mecanice
- utilajul de circulatie a fluidului de foraj la instalatiile hidraulice
- instalatiile de forta la instalatiile semimecanice si mecanice
- organe de transmisie de comanda de masura si control
Simbolizarea instalatiei de foraj
Seria noua IF 320 3DH unde 320 - forta maxima la cacircrlig icircn tone forta 3DH ndash sintemul de actionare
6
Icircn Romacircnia simbolizarea este facuta sub forma F320 3DH
O instalatie de foraj cuprinde 3 sisteme de lucru principale si mai multe sisteme de lucru auxiliare
Sistemele de lucru principale sunt
middot sistemul de manevra (SM) middot sistemul de rotire (SR) middot sistemul de circulatie (SC) Sistemul de manevra (SM) realizeaza apasarea pe sapa si operatia de manevra a materialului tubular icircn sonda
Sistemul de rotire (SR) realizeaza transmiterea miscarii de rotatie de la suprafata pacircna la sapa
Sistemul de circulatie (SC) realizeaza debitul de circulatie necesar evacuarii detritusului din sonda
Sistemul de manevra reprezinta unul dintre sistemele principale de lucru ale IF fiind alcatuit din middot grupul de forta middot transmisia mecanica middot masina de lucru (troliul de foraj) middot mecanismul macara-geamblac-carlig Mecanismul macara-geamblac-carlig este alcatuit din
middot geamblac middot icircnfasurarea cablului middot ansamblul macara-carlig
2DATE INITIALE
21 Adacircncimea sondei Pentru elaborarea proiectului vom ale adacircncimea sondei H=5100 m
Alegerea diametrelor nominale ale sapelor de foraj filete de legatura corelate cu diametrele de burlane si prajini se face de la pag 166 din Carnetul Tehnic de Utilaj Petrolier
H=5100 mLi=23H=3400 m
7
La=H10=510 m
22 Sistemul de actionare
Sistemul de actionare ales este DH(Diesel Hidraulic)
23 Constructia sondei
De=7rdquo
Ds=812rdquo
Di=1034rdquo
Dpg=658rdquo
Dpf=412rdquo
3Continutul memoriului
8
31 Alegerea tipului instalatiei de foraj
9
Instalatia de foraj este un complex de utilaje care formeaza echipamente sisteme si chiar instalatii ce pot functiona separat sau unele simultan pentru constructia sondei de foraj cu o anumita destinatie pentru efectuarea unor operatii legate de operatia de foraj si asigurarea securitatii tehniceCapacitatea unei instalatii de foraj poate fi sarcina maxima utila la cacircrlig sau adacircncimea maximaO insalatie de foraj este compusa din doua echipamente mari
middot echipamentul de suprafata ndash instalatie de foraj propriu- zisa middot echipamentul de adacircncime ndash garnitura de foraj Alegerea instalatiei de foraj se face icircn functie de sarcina maxima la cacircrlig din tabelul 11 Instalatiile de foraj romanesti F320 DH
32 Determinarea fortelor nominale la cacircrlig
Alegerea diametrului prajinilor greleLa pag 254 din Carnetul Tehnic de Utilaj Petrolier alegem prăjini grele de foraj
cu diametre exterioare
avand greutatea pe unitate de lungime
GS=50kg x 981 4905 N GS=05 kNqpg=1923 qpg=188643 Nm
lpg= 128m Gpg= qpg lpg Gpg=188643 x 128=241400 kN unde DS-diametrul sapei
GS-greutatea sapei qpg-greutatea specifica a prajinilor grele lpg-lungimea tronsonului de prajini grele Gpg-greutatea prajinilor grele
Calculul lungimii ansamblului al garniturii de foraj
Pentru prajini grele de foraj se alege de la pag 244 din Carnetul Tehnic de
Utilaj Petrolier
10
G=Gpa+Gpf+Gpg+Gs
Gpa
Gpf=qpf x lpf lpa=10 m qpf=3303 x 981=3240243 Nmlpf=H-lpa-lpg-hs=5100-10-128=4962 mGpf=324 x 4962=1600000 NGs=500 NGM=Gpa+Gpf+Gpg+Gs= 10000+500+1600000+241400=186 x106 N
unde G-greutatea celei mei grele garnituri de foraj Gpa-greutatea prajinii de antrenare Gpf-greutatea prajinilor de foraj qpf-greutatea liniara a prajinilor de foraj lpf-lungimea prajinilor de foraj Gs-greutatea sapei H-adancimea maxima a sondei lpa-lungimea prajinilor de antrenare lpf-lungimea prajinilor de foraj
Forta la carligul garniturii Forta la carlig garniturii este forta maxima care apare cu probabilitatea cea mai
mare in timpul operatiei de manevra a garniturii de forajEa este data de cea mai grea garnitura de foraj care de multe ori este cea mai lunga garnitura de foraj
Formula de calcul a fortei nominale
F cn=Frsquocn +F0
Frsquocn= ) =2406 x 106 N
a=15 ms2
G0=004 x Frsquocn=0004 x2406 x 106 =96250 N
=111x105 N
Fcn=2406 x 106 +111x105 =2517x106 N
11
Construcţia sondei
N Intervale [m] Grosimi de perete[mm] Greutate specifica[Nm]9811 0-100 1265 51512 100-700 1151 47193 700-1000 1036 42784 1000-1400 1265 51515 1400-1800 1151 47196 1800-2900 1036 42787 2900-4000 1151 47198 4000-5100 1265 5151
G7rdquo=981 x(100 x5151+600 x 4719 +300 x 4278 + 400 x 5151 +400 x 4719 +1100 x 4278 +1100 x 4719 +1100x 5151 =2368 x 106 N
212 Calculul fortei maxime
GCT0= =01 x 2406x106 = 22406 x105 N
FCT0=GCT0x =2602 x105 N
FCM=2251 MN
FcM 7inch
1
NT
i
qi li
1 f 0
FcT o
12
FCn= forţa la cacircrlig normalF lsquoCn= forţa utilăF0= greutatea echipamentului mobil (F0 este forţa datorată greutăţii moarte)FCM=forţa la cacircrlig maxima
33 Calculul puterii instalate determinarea numarului de grupuri de foraj Schema principala a actionarii sistemelor
CalculPentru instalatia noastra se alege modul de actionare M1(Mixt1)
PM1= Max(Pm+Pr+Pa) x cs ( Pm+Pc+Pa)x cs
FM=FCM =2251 MNVcm=02 msηSM=0689Cs=11Se alege motorul CATERPILLAR 3412 DITA avand putereaPmot=800 kW
Pm= =6539 kW
13
Pc=085x Pm=085 x 610= 5558 kW
Pr= =1308 kWPa=200 kW
=gt PM1=Max(6539 +1308 +200) x 11 (6539 + 5558 +200)x 11= PM1=1551 kW
Numarul de motoare se calculeaza cu formula
=2938 =gt Nmot=3 motoare
undePi- puterea instalata Pm-puterea consumata de sistemul de manevra Pr- puterea sistemului de rotatie Pc-puterea sistemului de circulatie Pa-puterea auxiliara Cs-coeficientul de sigurantaNmot - numarul de motoarePi - puterea instalate Pmot - puterea motorului
14
35 Detrminarea numarului de trepte de viteza la manevra si materializarea schemei cinematice a sistemului de manevra FCM=2251 MNF0=0111 MN
085
07x1
rsquo=02xrsquo
2=07x0=05
N= =2826 =gt3 trepte de viteza
=gt x2=0688 x1=0212
r=3245
15
Determinarea fortelor
F1=2251 MNF2=0693 MNF3=0213 MNF0=00906 MNCalculul vitezelor
v1=02 ms v2=0649 ms v3=2106 ms vM=4968 ms
16
Schema cinematica a unei instalatii de foraj( si a orice alt tip de instalatie) reprezinta modalitatea grafica prin care sunt reprezentate transmisiile arborilor si elementele care concura la realizarea functiei cinematice
Factorul de transmitere bdquomrdquo-reprezinta numarul transmisiilor dintre doi arbori care pot fi succesivi sau nesuccesivi icircn acelasi plan sau icircn plane diferite
Grupa de transmitere bdquowrdquo- se formeaza cu transmisiile dintre doi arbori succesivi
Numarul total de viteze bdquoNrdquo- poate fi relizate cu transmisia mecanica la elementul de executie
Numarul total de arbori bdquotrdquo- t=w+1
Simbolurile transmisiilor cinematice
17
Relatia structurala N= 1 x 2 +1
18
Schema cinematica a sistemului de manevra este urmatoarea
19
36 Determinarea icircnfasurarii maxime a cablului de manevra
Icircnfasurarea cablului reprezinta modul icircn care se trece cablul peste rolele mecanismului macara- geamblac Icircnfasurarea pote fi -icircnfasurare totala (cablul trece peste toate rolele geamblacului respectiv ale macaralei)
-icircnfasurare partiala
1-rola moarta 2-prima rola de la macara 3-cablul 4-capatul fix 5-toba de manevra
20
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
Bacău)Dezvoltarea sistemului rotativ hidraulic duce la creşterea vitezelor de forare şi a adacircncimilor sondelorIcircn fosta URSS după 1922 se introduce forajul cu turbină care este un sistem de foraj rotativ cu un motor amplasat deasupra sapei La noi s-a aplicat după 1952 Este preferat icircn cazul rocilor dure şi la forajul dirijat Dintre variantele sistemului de foraj cu motor submersibil un interes deosebit icircl prezintă flexo-forajul Garnitura de foraj este formată dintr-un tub flexibil cu o structură specialăCu toată diversitatea sistemelor şi variantelor sistemul rotativ cu masă este cel mai folosit Recordul de adancime atins pe plan mondial este de 12390m (Murmansk-Rusia) Icircn Romacircnia adacircncimea maximă atinsă este de 7025m (Tufeni-Băicoi)
1CAPITOLELE PROIECTULUI
11 Alegerea tipului instalatiei de foraj si a principalelor utilaje componente ale sistemului de manevra
In general o instalatie de foraj se compune din urmatoarele subansamble
- turla mast sau trepied
- utilajul de manevra troliu sistemul geamblac-macara cablu
- utilajul de rotire sau utilajul de percutie la instalatiile mecanice
- utilajul de circulatie a fluidului de foraj la instalatiile hidraulice
- instalatiile de forta la instalatiile semimecanice si mecanice
- organe de transmisie de comanda de masura si control
Simbolizarea instalatiei de foraj
Seria noua IF 320 3DH unde 320 - forta maxima la cacircrlig icircn tone forta 3DH ndash sintemul de actionare
6
Icircn Romacircnia simbolizarea este facuta sub forma F320 3DH
O instalatie de foraj cuprinde 3 sisteme de lucru principale si mai multe sisteme de lucru auxiliare
Sistemele de lucru principale sunt
middot sistemul de manevra (SM) middot sistemul de rotire (SR) middot sistemul de circulatie (SC) Sistemul de manevra (SM) realizeaza apasarea pe sapa si operatia de manevra a materialului tubular icircn sonda
Sistemul de rotire (SR) realizeaza transmiterea miscarii de rotatie de la suprafata pacircna la sapa
Sistemul de circulatie (SC) realizeaza debitul de circulatie necesar evacuarii detritusului din sonda
Sistemul de manevra reprezinta unul dintre sistemele principale de lucru ale IF fiind alcatuit din middot grupul de forta middot transmisia mecanica middot masina de lucru (troliul de foraj) middot mecanismul macara-geamblac-carlig Mecanismul macara-geamblac-carlig este alcatuit din
middot geamblac middot icircnfasurarea cablului middot ansamblul macara-carlig
2DATE INITIALE
21 Adacircncimea sondei Pentru elaborarea proiectului vom ale adacircncimea sondei H=5100 m
Alegerea diametrelor nominale ale sapelor de foraj filete de legatura corelate cu diametrele de burlane si prajini se face de la pag 166 din Carnetul Tehnic de Utilaj Petrolier
H=5100 mLi=23H=3400 m
7
La=H10=510 m
22 Sistemul de actionare
Sistemul de actionare ales este DH(Diesel Hidraulic)
23 Constructia sondei
De=7rdquo
Ds=812rdquo
Di=1034rdquo
Dpg=658rdquo
Dpf=412rdquo
3Continutul memoriului
8
31 Alegerea tipului instalatiei de foraj
9
Instalatia de foraj este un complex de utilaje care formeaza echipamente sisteme si chiar instalatii ce pot functiona separat sau unele simultan pentru constructia sondei de foraj cu o anumita destinatie pentru efectuarea unor operatii legate de operatia de foraj si asigurarea securitatii tehniceCapacitatea unei instalatii de foraj poate fi sarcina maxima utila la cacircrlig sau adacircncimea maximaO insalatie de foraj este compusa din doua echipamente mari
middot echipamentul de suprafata ndash instalatie de foraj propriu- zisa middot echipamentul de adacircncime ndash garnitura de foraj Alegerea instalatiei de foraj se face icircn functie de sarcina maxima la cacircrlig din tabelul 11 Instalatiile de foraj romanesti F320 DH
32 Determinarea fortelor nominale la cacircrlig
Alegerea diametrului prajinilor greleLa pag 254 din Carnetul Tehnic de Utilaj Petrolier alegem prăjini grele de foraj
cu diametre exterioare
avand greutatea pe unitate de lungime
GS=50kg x 981 4905 N GS=05 kNqpg=1923 qpg=188643 Nm
lpg= 128m Gpg= qpg lpg Gpg=188643 x 128=241400 kN unde DS-diametrul sapei
GS-greutatea sapei qpg-greutatea specifica a prajinilor grele lpg-lungimea tronsonului de prajini grele Gpg-greutatea prajinilor grele
Calculul lungimii ansamblului al garniturii de foraj
Pentru prajini grele de foraj se alege de la pag 244 din Carnetul Tehnic de
Utilaj Petrolier
10
G=Gpa+Gpf+Gpg+Gs
Gpa
Gpf=qpf x lpf lpa=10 m qpf=3303 x 981=3240243 Nmlpf=H-lpa-lpg-hs=5100-10-128=4962 mGpf=324 x 4962=1600000 NGs=500 NGM=Gpa+Gpf+Gpg+Gs= 10000+500+1600000+241400=186 x106 N
unde G-greutatea celei mei grele garnituri de foraj Gpa-greutatea prajinii de antrenare Gpf-greutatea prajinilor de foraj qpf-greutatea liniara a prajinilor de foraj lpf-lungimea prajinilor de foraj Gs-greutatea sapei H-adancimea maxima a sondei lpa-lungimea prajinilor de antrenare lpf-lungimea prajinilor de foraj
Forta la carligul garniturii Forta la carlig garniturii este forta maxima care apare cu probabilitatea cea mai
mare in timpul operatiei de manevra a garniturii de forajEa este data de cea mai grea garnitura de foraj care de multe ori este cea mai lunga garnitura de foraj
Formula de calcul a fortei nominale
F cn=Frsquocn +F0
Frsquocn= ) =2406 x 106 N
a=15 ms2
G0=004 x Frsquocn=0004 x2406 x 106 =96250 N
=111x105 N
Fcn=2406 x 106 +111x105 =2517x106 N
11
Construcţia sondei
N Intervale [m] Grosimi de perete[mm] Greutate specifica[Nm]9811 0-100 1265 51512 100-700 1151 47193 700-1000 1036 42784 1000-1400 1265 51515 1400-1800 1151 47196 1800-2900 1036 42787 2900-4000 1151 47198 4000-5100 1265 5151
G7rdquo=981 x(100 x5151+600 x 4719 +300 x 4278 + 400 x 5151 +400 x 4719 +1100 x 4278 +1100 x 4719 +1100x 5151 =2368 x 106 N
212 Calculul fortei maxime
GCT0= =01 x 2406x106 = 22406 x105 N
FCT0=GCT0x =2602 x105 N
FCM=2251 MN
FcM 7inch
1
NT
i
qi li
1 f 0
FcT o
12
FCn= forţa la cacircrlig normalF lsquoCn= forţa utilăF0= greutatea echipamentului mobil (F0 este forţa datorată greutăţii moarte)FCM=forţa la cacircrlig maxima
33 Calculul puterii instalate determinarea numarului de grupuri de foraj Schema principala a actionarii sistemelor
CalculPentru instalatia noastra se alege modul de actionare M1(Mixt1)
PM1= Max(Pm+Pr+Pa) x cs ( Pm+Pc+Pa)x cs
FM=FCM =2251 MNVcm=02 msηSM=0689Cs=11Se alege motorul CATERPILLAR 3412 DITA avand putereaPmot=800 kW
Pm= =6539 kW
13
Pc=085x Pm=085 x 610= 5558 kW
Pr= =1308 kWPa=200 kW
=gt PM1=Max(6539 +1308 +200) x 11 (6539 + 5558 +200)x 11= PM1=1551 kW
Numarul de motoare se calculeaza cu formula
=2938 =gt Nmot=3 motoare
undePi- puterea instalata Pm-puterea consumata de sistemul de manevra Pr- puterea sistemului de rotatie Pc-puterea sistemului de circulatie Pa-puterea auxiliara Cs-coeficientul de sigurantaNmot - numarul de motoarePi - puterea instalate Pmot - puterea motorului
14
35 Detrminarea numarului de trepte de viteza la manevra si materializarea schemei cinematice a sistemului de manevra FCM=2251 MNF0=0111 MN
085
07x1
rsquo=02xrsquo
2=07x0=05
N= =2826 =gt3 trepte de viteza
=gt x2=0688 x1=0212
r=3245
15
Determinarea fortelor
F1=2251 MNF2=0693 MNF3=0213 MNF0=00906 MNCalculul vitezelor
v1=02 ms v2=0649 ms v3=2106 ms vM=4968 ms
16
Schema cinematica a unei instalatii de foraj( si a orice alt tip de instalatie) reprezinta modalitatea grafica prin care sunt reprezentate transmisiile arborilor si elementele care concura la realizarea functiei cinematice
Factorul de transmitere bdquomrdquo-reprezinta numarul transmisiilor dintre doi arbori care pot fi succesivi sau nesuccesivi icircn acelasi plan sau icircn plane diferite
Grupa de transmitere bdquowrdquo- se formeaza cu transmisiile dintre doi arbori succesivi
Numarul total de viteze bdquoNrdquo- poate fi relizate cu transmisia mecanica la elementul de executie
Numarul total de arbori bdquotrdquo- t=w+1
Simbolurile transmisiilor cinematice
17
Relatia structurala N= 1 x 2 +1
18
Schema cinematica a sistemului de manevra este urmatoarea
19
36 Determinarea icircnfasurarii maxime a cablului de manevra
Icircnfasurarea cablului reprezinta modul icircn care se trece cablul peste rolele mecanismului macara- geamblac Icircnfasurarea pote fi -icircnfasurare totala (cablul trece peste toate rolele geamblacului respectiv ale macaralei)
-icircnfasurare partiala
1-rola moarta 2-prima rola de la macara 3-cablul 4-capatul fix 5-toba de manevra
20
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
Icircn Romacircnia simbolizarea este facuta sub forma F320 3DH
O instalatie de foraj cuprinde 3 sisteme de lucru principale si mai multe sisteme de lucru auxiliare
Sistemele de lucru principale sunt
middot sistemul de manevra (SM) middot sistemul de rotire (SR) middot sistemul de circulatie (SC) Sistemul de manevra (SM) realizeaza apasarea pe sapa si operatia de manevra a materialului tubular icircn sonda
Sistemul de rotire (SR) realizeaza transmiterea miscarii de rotatie de la suprafata pacircna la sapa
Sistemul de circulatie (SC) realizeaza debitul de circulatie necesar evacuarii detritusului din sonda
Sistemul de manevra reprezinta unul dintre sistemele principale de lucru ale IF fiind alcatuit din middot grupul de forta middot transmisia mecanica middot masina de lucru (troliul de foraj) middot mecanismul macara-geamblac-carlig Mecanismul macara-geamblac-carlig este alcatuit din
middot geamblac middot icircnfasurarea cablului middot ansamblul macara-carlig
2DATE INITIALE
21 Adacircncimea sondei Pentru elaborarea proiectului vom ale adacircncimea sondei H=5100 m
Alegerea diametrelor nominale ale sapelor de foraj filete de legatura corelate cu diametrele de burlane si prajini se face de la pag 166 din Carnetul Tehnic de Utilaj Petrolier
H=5100 mLi=23H=3400 m
7
La=H10=510 m
22 Sistemul de actionare
Sistemul de actionare ales este DH(Diesel Hidraulic)
23 Constructia sondei
De=7rdquo
Ds=812rdquo
Di=1034rdquo
Dpg=658rdquo
Dpf=412rdquo
3Continutul memoriului
8
31 Alegerea tipului instalatiei de foraj
9
Instalatia de foraj este un complex de utilaje care formeaza echipamente sisteme si chiar instalatii ce pot functiona separat sau unele simultan pentru constructia sondei de foraj cu o anumita destinatie pentru efectuarea unor operatii legate de operatia de foraj si asigurarea securitatii tehniceCapacitatea unei instalatii de foraj poate fi sarcina maxima utila la cacircrlig sau adacircncimea maximaO insalatie de foraj este compusa din doua echipamente mari
middot echipamentul de suprafata ndash instalatie de foraj propriu- zisa middot echipamentul de adacircncime ndash garnitura de foraj Alegerea instalatiei de foraj se face icircn functie de sarcina maxima la cacircrlig din tabelul 11 Instalatiile de foraj romanesti F320 DH
32 Determinarea fortelor nominale la cacircrlig
Alegerea diametrului prajinilor greleLa pag 254 din Carnetul Tehnic de Utilaj Petrolier alegem prăjini grele de foraj
cu diametre exterioare
avand greutatea pe unitate de lungime
GS=50kg x 981 4905 N GS=05 kNqpg=1923 qpg=188643 Nm
lpg= 128m Gpg= qpg lpg Gpg=188643 x 128=241400 kN unde DS-diametrul sapei
GS-greutatea sapei qpg-greutatea specifica a prajinilor grele lpg-lungimea tronsonului de prajini grele Gpg-greutatea prajinilor grele
Calculul lungimii ansamblului al garniturii de foraj
Pentru prajini grele de foraj se alege de la pag 244 din Carnetul Tehnic de
Utilaj Petrolier
10
G=Gpa+Gpf+Gpg+Gs
Gpa
Gpf=qpf x lpf lpa=10 m qpf=3303 x 981=3240243 Nmlpf=H-lpa-lpg-hs=5100-10-128=4962 mGpf=324 x 4962=1600000 NGs=500 NGM=Gpa+Gpf+Gpg+Gs= 10000+500+1600000+241400=186 x106 N
unde G-greutatea celei mei grele garnituri de foraj Gpa-greutatea prajinii de antrenare Gpf-greutatea prajinilor de foraj qpf-greutatea liniara a prajinilor de foraj lpf-lungimea prajinilor de foraj Gs-greutatea sapei H-adancimea maxima a sondei lpa-lungimea prajinilor de antrenare lpf-lungimea prajinilor de foraj
Forta la carligul garniturii Forta la carlig garniturii este forta maxima care apare cu probabilitatea cea mai
mare in timpul operatiei de manevra a garniturii de forajEa este data de cea mai grea garnitura de foraj care de multe ori este cea mai lunga garnitura de foraj
Formula de calcul a fortei nominale
F cn=Frsquocn +F0
Frsquocn= ) =2406 x 106 N
a=15 ms2
G0=004 x Frsquocn=0004 x2406 x 106 =96250 N
=111x105 N
Fcn=2406 x 106 +111x105 =2517x106 N
11
Construcţia sondei
N Intervale [m] Grosimi de perete[mm] Greutate specifica[Nm]9811 0-100 1265 51512 100-700 1151 47193 700-1000 1036 42784 1000-1400 1265 51515 1400-1800 1151 47196 1800-2900 1036 42787 2900-4000 1151 47198 4000-5100 1265 5151
G7rdquo=981 x(100 x5151+600 x 4719 +300 x 4278 + 400 x 5151 +400 x 4719 +1100 x 4278 +1100 x 4719 +1100x 5151 =2368 x 106 N
212 Calculul fortei maxime
GCT0= =01 x 2406x106 = 22406 x105 N
FCT0=GCT0x =2602 x105 N
FCM=2251 MN
FcM 7inch
1
NT
i
qi li
1 f 0
FcT o
12
FCn= forţa la cacircrlig normalF lsquoCn= forţa utilăF0= greutatea echipamentului mobil (F0 este forţa datorată greutăţii moarte)FCM=forţa la cacircrlig maxima
33 Calculul puterii instalate determinarea numarului de grupuri de foraj Schema principala a actionarii sistemelor
CalculPentru instalatia noastra se alege modul de actionare M1(Mixt1)
PM1= Max(Pm+Pr+Pa) x cs ( Pm+Pc+Pa)x cs
FM=FCM =2251 MNVcm=02 msηSM=0689Cs=11Se alege motorul CATERPILLAR 3412 DITA avand putereaPmot=800 kW
Pm= =6539 kW
13
Pc=085x Pm=085 x 610= 5558 kW
Pr= =1308 kWPa=200 kW
=gt PM1=Max(6539 +1308 +200) x 11 (6539 + 5558 +200)x 11= PM1=1551 kW
Numarul de motoare se calculeaza cu formula
=2938 =gt Nmot=3 motoare
undePi- puterea instalata Pm-puterea consumata de sistemul de manevra Pr- puterea sistemului de rotatie Pc-puterea sistemului de circulatie Pa-puterea auxiliara Cs-coeficientul de sigurantaNmot - numarul de motoarePi - puterea instalate Pmot - puterea motorului
14
35 Detrminarea numarului de trepte de viteza la manevra si materializarea schemei cinematice a sistemului de manevra FCM=2251 MNF0=0111 MN
085
07x1
rsquo=02xrsquo
2=07x0=05
N= =2826 =gt3 trepte de viteza
=gt x2=0688 x1=0212
r=3245
15
Determinarea fortelor
F1=2251 MNF2=0693 MNF3=0213 MNF0=00906 MNCalculul vitezelor
v1=02 ms v2=0649 ms v3=2106 ms vM=4968 ms
16
Schema cinematica a unei instalatii de foraj( si a orice alt tip de instalatie) reprezinta modalitatea grafica prin care sunt reprezentate transmisiile arborilor si elementele care concura la realizarea functiei cinematice
Factorul de transmitere bdquomrdquo-reprezinta numarul transmisiilor dintre doi arbori care pot fi succesivi sau nesuccesivi icircn acelasi plan sau icircn plane diferite
Grupa de transmitere bdquowrdquo- se formeaza cu transmisiile dintre doi arbori succesivi
Numarul total de viteze bdquoNrdquo- poate fi relizate cu transmisia mecanica la elementul de executie
Numarul total de arbori bdquotrdquo- t=w+1
Simbolurile transmisiilor cinematice
17
Relatia structurala N= 1 x 2 +1
18
Schema cinematica a sistemului de manevra este urmatoarea
19
36 Determinarea icircnfasurarii maxime a cablului de manevra
Icircnfasurarea cablului reprezinta modul icircn care se trece cablul peste rolele mecanismului macara- geamblac Icircnfasurarea pote fi -icircnfasurare totala (cablul trece peste toate rolele geamblacului respectiv ale macaralei)
-icircnfasurare partiala
1-rola moarta 2-prima rola de la macara 3-cablul 4-capatul fix 5-toba de manevra
20
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
La=H10=510 m
22 Sistemul de actionare
Sistemul de actionare ales este DH(Diesel Hidraulic)
23 Constructia sondei
De=7rdquo
Ds=812rdquo
Di=1034rdquo
Dpg=658rdquo
Dpf=412rdquo
3Continutul memoriului
8
31 Alegerea tipului instalatiei de foraj
9
Instalatia de foraj este un complex de utilaje care formeaza echipamente sisteme si chiar instalatii ce pot functiona separat sau unele simultan pentru constructia sondei de foraj cu o anumita destinatie pentru efectuarea unor operatii legate de operatia de foraj si asigurarea securitatii tehniceCapacitatea unei instalatii de foraj poate fi sarcina maxima utila la cacircrlig sau adacircncimea maximaO insalatie de foraj este compusa din doua echipamente mari
middot echipamentul de suprafata ndash instalatie de foraj propriu- zisa middot echipamentul de adacircncime ndash garnitura de foraj Alegerea instalatiei de foraj se face icircn functie de sarcina maxima la cacircrlig din tabelul 11 Instalatiile de foraj romanesti F320 DH
32 Determinarea fortelor nominale la cacircrlig
Alegerea diametrului prajinilor greleLa pag 254 din Carnetul Tehnic de Utilaj Petrolier alegem prăjini grele de foraj
cu diametre exterioare
avand greutatea pe unitate de lungime
GS=50kg x 981 4905 N GS=05 kNqpg=1923 qpg=188643 Nm
lpg= 128m Gpg= qpg lpg Gpg=188643 x 128=241400 kN unde DS-diametrul sapei
GS-greutatea sapei qpg-greutatea specifica a prajinilor grele lpg-lungimea tronsonului de prajini grele Gpg-greutatea prajinilor grele
Calculul lungimii ansamblului al garniturii de foraj
Pentru prajini grele de foraj se alege de la pag 244 din Carnetul Tehnic de
Utilaj Petrolier
10
G=Gpa+Gpf+Gpg+Gs
Gpa
Gpf=qpf x lpf lpa=10 m qpf=3303 x 981=3240243 Nmlpf=H-lpa-lpg-hs=5100-10-128=4962 mGpf=324 x 4962=1600000 NGs=500 NGM=Gpa+Gpf+Gpg+Gs= 10000+500+1600000+241400=186 x106 N
unde G-greutatea celei mei grele garnituri de foraj Gpa-greutatea prajinii de antrenare Gpf-greutatea prajinilor de foraj qpf-greutatea liniara a prajinilor de foraj lpf-lungimea prajinilor de foraj Gs-greutatea sapei H-adancimea maxima a sondei lpa-lungimea prajinilor de antrenare lpf-lungimea prajinilor de foraj
Forta la carligul garniturii Forta la carlig garniturii este forta maxima care apare cu probabilitatea cea mai
mare in timpul operatiei de manevra a garniturii de forajEa este data de cea mai grea garnitura de foraj care de multe ori este cea mai lunga garnitura de foraj
Formula de calcul a fortei nominale
F cn=Frsquocn +F0
Frsquocn= ) =2406 x 106 N
a=15 ms2
G0=004 x Frsquocn=0004 x2406 x 106 =96250 N
=111x105 N
Fcn=2406 x 106 +111x105 =2517x106 N
11
Construcţia sondei
N Intervale [m] Grosimi de perete[mm] Greutate specifica[Nm]9811 0-100 1265 51512 100-700 1151 47193 700-1000 1036 42784 1000-1400 1265 51515 1400-1800 1151 47196 1800-2900 1036 42787 2900-4000 1151 47198 4000-5100 1265 5151
G7rdquo=981 x(100 x5151+600 x 4719 +300 x 4278 + 400 x 5151 +400 x 4719 +1100 x 4278 +1100 x 4719 +1100x 5151 =2368 x 106 N
212 Calculul fortei maxime
GCT0= =01 x 2406x106 = 22406 x105 N
FCT0=GCT0x =2602 x105 N
FCM=2251 MN
FcM 7inch
1
NT
i
qi li
1 f 0
FcT o
12
FCn= forţa la cacircrlig normalF lsquoCn= forţa utilăF0= greutatea echipamentului mobil (F0 este forţa datorată greutăţii moarte)FCM=forţa la cacircrlig maxima
33 Calculul puterii instalate determinarea numarului de grupuri de foraj Schema principala a actionarii sistemelor
CalculPentru instalatia noastra se alege modul de actionare M1(Mixt1)
PM1= Max(Pm+Pr+Pa) x cs ( Pm+Pc+Pa)x cs
FM=FCM =2251 MNVcm=02 msηSM=0689Cs=11Se alege motorul CATERPILLAR 3412 DITA avand putereaPmot=800 kW
Pm= =6539 kW
13
Pc=085x Pm=085 x 610= 5558 kW
Pr= =1308 kWPa=200 kW
=gt PM1=Max(6539 +1308 +200) x 11 (6539 + 5558 +200)x 11= PM1=1551 kW
Numarul de motoare se calculeaza cu formula
=2938 =gt Nmot=3 motoare
undePi- puterea instalata Pm-puterea consumata de sistemul de manevra Pr- puterea sistemului de rotatie Pc-puterea sistemului de circulatie Pa-puterea auxiliara Cs-coeficientul de sigurantaNmot - numarul de motoarePi - puterea instalate Pmot - puterea motorului
14
35 Detrminarea numarului de trepte de viteza la manevra si materializarea schemei cinematice a sistemului de manevra FCM=2251 MNF0=0111 MN
085
07x1
rsquo=02xrsquo
2=07x0=05
N= =2826 =gt3 trepte de viteza
=gt x2=0688 x1=0212
r=3245
15
Determinarea fortelor
F1=2251 MNF2=0693 MNF3=0213 MNF0=00906 MNCalculul vitezelor
v1=02 ms v2=0649 ms v3=2106 ms vM=4968 ms
16
Schema cinematica a unei instalatii de foraj( si a orice alt tip de instalatie) reprezinta modalitatea grafica prin care sunt reprezentate transmisiile arborilor si elementele care concura la realizarea functiei cinematice
Factorul de transmitere bdquomrdquo-reprezinta numarul transmisiilor dintre doi arbori care pot fi succesivi sau nesuccesivi icircn acelasi plan sau icircn plane diferite
Grupa de transmitere bdquowrdquo- se formeaza cu transmisiile dintre doi arbori succesivi
Numarul total de viteze bdquoNrdquo- poate fi relizate cu transmisia mecanica la elementul de executie
Numarul total de arbori bdquotrdquo- t=w+1
Simbolurile transmisiilor cinematice
17
Relatia structurala N= 1 x 2 +1
18
Schema cinematica a sistemului de manevra este urmatoarea
19
36 Determinarea icircnfasurarii maxime a cablului de manevra
Icircnfasurarea cablului reprezinta modul icircn care se trece cablul peste rolele mecanismului macara- geamblac Icircnfasurarea pote fi -icircnfasurare totala (cablul trece peste toate rolele geamblacului respectiv ale macaralei)
-icircnfasurare partiala
1-rola moarta 2-prima rola de la macara 3-cablul 4-capatul fix 5-toba de manevra
20
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
31 Alegerea tipului instalatiei de foraj
9
Instalatia de foraj este un complex de utilaje care formeaza echipamente sisteme si chiar instalatii ce pot functiona separat sau unele simultan pentru constructia sondei de foraj cu o anumita destinatie pentru efectuarea unor operatii legate de operatia de foraj si asigurarea securitatii tehniceCapacitatea unei instalatii de foraj poate fi sarcina maxima utila la cacircrlig sau adacircncimea maximaO insalatie de foraj este compusa din doua echipamente mari
middot echipamentul de suprafata ndash instalatie de foraj propriu- zisa middot echipamentul de adacircncime ndash garnitura de foraj Alegerea instalatiei de foraj se face icircn functie de sarcina maxima la cacircrlig din tabelul 11 Instalatiile de foraj romanesti F320 DH
32 Determinarea fortelor nominale la cacircrlig
Alegerea diametrului prajinilor greleLa pag 254 din Carnetul Tehnic de Utilaj Petrolier alegem prăjini grele de foraj
cu diametre exterioare
avand greutatea pe unitate de lungime
GS=50kg x 981 4905 N GS=05 kNqpg=1923 qpg=188643 Nm
lpg= 128m Gpg= qpg lpg Gpg=188643 x 128=241400 kN unde DS-diametrul sapei
GS-greutatea sapei qpg-greutatea specifica a prajinilor grele lpg-lungimea tronsonului de prajini grele Gpg-greutatea prajinilor grele
Calculul lungimii ansamblului al garniturii de foraj
Pentru prajini grele de foraj se alege de la pag 244 din Carnetul Tehnic de
Utilaj Petrolier
10
G=Gpa+Gpf+Gpg+Gs
Gpa
Gpf=qpf x lpf lpa=10 m qpf=3303 x 981=3240243 Nmlpf=H-lpa-lpg-hs=5100-10-128=4962 mGpf=324 x 4962=1600000 NGs=500 NGM=Gpa+Gpf+Gpg+Gs= 10000+500+1600000+241400=186 x106 N
unde G-greutatea celei mei grele garnituri de foraj Gpa-greutatea prajinii de antrenare Gpf-greutatea prajinilor de foraj qpf-greutatea liniara a prajinilor de foraj lpf-lungimea prajinilor de foraj Gs-greutatea sapei H-adancimea maxima a sondei lpa-lungimea prajinilor de antrenare lpf-lungimea prajinilor de foraj
Forta la carligul garniturii Forta la carlig garniturii este forta maxima care apare cu probabilitatea cea mai
mare in timpul operatiei de manevra a garniturii de forajEa este data de cea mai grea garnitura de foraj care de multe ori este cea mai lunga garnitura de foraj
Formula de calcul a fortei nominale
F cn=Frsquocn +F0
Frsquocn= ) =2406 x 106 N
a=15 ms2
G0=004 x Frsquocn=0004 x2406 x 106 =96250 N
=111x105 N
Fcn=2406 x 106 +111x105 =2517x106 N
11
Construcţia sondei
N Intervale [m] Grosimi de perete[mm] Greutate specifica[Nm]9811 0-100 1265 51512 100-700 1151 47193 700-1000 1036 42784 1000-1400 1265 51515 1400-1800 1151 47196 1800-2900 1036 42787 2900-4000 1151 47198 4000-5100 1265 5151
G7rdquo=981 x(100 x5151+600 x 4719 +300 x 4278 + 400 x 5151 +400 x 4719 +1100 x 4278 +1100 x 4719 +1100x 5151 =2368 x 106 N
212 Calculul fortei maxime
GCT0= =01 x 2406x106 = 22406 x105 N
FCT0=GCT0x =2602 x105 N
FCM=2251 MN
FcM 7inch
1
NT
i
qi li
1 f 0
FcT o
12
FCn= forţa la cacircrlig normalF lsquoCn= forţa utilăF0= greutatea echipamentului mobil (F0 este forţa datorată greutăţii moarte)FCM=forţa la cacircrlig maxima
33 Calculul puterii instalate determinarea numarului de grupuri de foraj Schema principala a actionarii sistemelor
CalculPentru instalatia noastra se alege modul de actionare M1(Mixt1)
PM1= Max(Pm+Pr+Pa) x cs ( Pm+Pc+Pa)x cs
FM=FCM =2251 MNVcm=02 msηSM=0689Cs=11Se alege motorul CATERPILLAR 3412 DITA avand putereaPmot=800 kW
Pm= =6539 kW
13
Pc=085x Pm=085 x 610= 5558 kW
Pr= =1308 kWPa=200 kW
=gt PM1=Max(6539 +1308 +200) x 11 (6539 + 5558 +200)x 11= PM1=1551 kW
Numarul de motoare se calculeaza cu formula
=2938 =gt Nmot=3 motoare
undePi- puterea instalata Pm-puterea consumata de sistemul de manevra Pr- puterea sistemului de rotatie Pc-puterea sistemului de circulatie Pa-puterea auxiliara Cs-coeficientul de sigurantaNmot - numarul de motoarePi - puterea instalate Pmot - puterea motorului
14
35 Detrminarea numarului de trepte de viteza la manevra si materializarea schemei cinematice a sistemului de manevra FCM=2251 MNF0=0111 MN
085
07x1
rsquo=02xrsquo
2=07x0=05
N= =2826 =gt3 trepte de viteza
=gt x2=0688 x1=0212
r=3245
15
Determinarea fortelor
F1=2251 MNF2=0693 MNF3=0213 MNF0=00906 MNCalculul vitezelor
v1=02 ms v2=0649 ms v3=2106 ms vM=4968 ms
16
Schema cinematica a unei instalatii de foraj( si a orice alt tip de instalatie) reprezinta modalitatea grafica prin care sunt reprezentate transmisiile arborilor si elementele care concura la realizarea functiei cinematice
Factorul de transmitere bdquomrdquo-reprezinta numarul transmisiilor dintre doi arbori care pot fi succesivi sau nesuccesivi icircn acelasi plan sau icircn plane diferite
Grupa de transmitere bdquowrdquo- se formeaza cu transmisiile dintre doi arbori succesivi
Numarul total de viteze bdquoNrdquo- poate fi relizate cu transmisia mecanica la elementul de executie
Numarul total de arbori bdquotrdquo- t=w+1
Simbolurile transmisiilor cinematice
17
Relatia structurala N= 1 x 2 +1
18
Schema cinematica a sistemului de manevra este urmatoarea
19
36 Determinarea icircnfasurarii maxime a cablului de manevra
Icircnfasurarea cablului reprezinta modul icircn care se trece cablul peste rolele mecanismului macara- geamblac Icircnfasurarea pote fi -icircnfasurare totala (cablul trece peste toate rolele geamblacului respectiv ale macaralei)
-icircnfasurare partiala
1-rola moarta 2-prima rola de la macara 3-cablul 4-capatul fix 5-toba de manevra
20
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
Instalatia de foraj este un complex de utilaje care formeaza echipamente sisteme si chiar instalatii ce pot functiona separat sau unele simultan pentru constructia sondei de foraj cu o anumita destinatie pentru efectuarea unor operatii legate de operatia de foraj si asigurarea securitatii tehniceCapacitatea unei instalatii de foraj poate fi sarcina maxima utila la cacircrlig sau adacircncimea maximaO insalatie de foraj este compusa din doua echipamente mari
middot echipamentul de suprafata ndash instalatie de foraj propriu- zisa middot echipamentul de adacircncime ndash garnitura de foraj Alegerea instalatiei de foraj se face icircn functie de sarcina maxima la cacircrlig din tabelul 11 Instalatiile de foraj romanesti F320 DH
32 Determinarea fortelor nominale la cacircrlig
Alegerea diametrului prajinilor greleLa pag 254 din Carnetul Tehnic de Utilaj Petrolier alegem prăjini grele de foraj
cu diametre exterioare
avand greutatea pe unitate de lungime
GS=50kg x 981 4905 N GS=05 kNqpg=1923 qpg=188643 Nm
lpg= 128m Gpg= qpg lpg Gpg=188643 x 128=241400 kN unde DS-diametrul sapei
GS-greutatea sapei qpg-greutatea specifica a prajinilor grele lpg-lungimea tronsonului de prajini grele Gpg-greutatea prajinilor grele
Calculul lungimii ansamblului al garniturii de foraj
Pentru prajini grele de foraj se alege de la pag 244 din Carnetul Tehnic de
Utilaj Petrolier
10
G=Gpa+Gpf+Gpg+Gs
Gpa
Gpf=qpf x lpf lpa=10 m qpf=3303 x 981=3240243 Nmlpf=H-lpa-lpg-hs=5100-10-128=4962 mGpf=324 x 4962=1600000 NGs=500 NGM=Gpa+Gpf+Gpg+Gs= 10000+500+1600000+241400=186 x106 N
unde G-greutatea celei mei grele garnituri de foraj Gpa-greutatea prajinii de antrenare Gpf-greutatea prajinilor de foraj qpf-greutatea liniara a prajinilor de foraj lpf-lungimea prajinilor de foraj Gs-greutatea sapei H-adancimea maxima a sondei lpa-lungimea prajinilor de antrenare lpf-lungimea prajinilor de foraj
Forta la carligul garniturii Forta la carlig garniturii este forta maxima care apare cu probabilitatea cea mai
mare in timpul operatiei de manevra a garniturii de forajEa este data de cea mai grea garnitura de foraj care de multe ori este cea mai lunga garnitura de foraj
Formula de calcul a fortei nominale
F cn=Frsquocn +F0
Frsquocn= ) =2406 x 106 N
a=15 ms2
G0=004 x Frsquocn=0004 x2406 x 106 =96250 N
=111x105 N
Fcn=2406 x 106 +111x105 =2517x106 N
11
Construcţia sondei
N Intervale [m] Grosimi de perete[mm] Greutate specifica[Nm]9811 0-100 1265 51512 100-700 1151 47193 700-1000 1036 42784 1000-1400 1265 51515 1400-1800 1151 47196 1800-2900 1036 42787 2900-4000 1151 47198 4000-5100 1265 5151
G7rdquo=981 x(100 x5151+600 x 4719 +300 x 4278 + 400 x 5151 +400 x 4719 +1100 x 4278 +1100 x 4719 +1100x 5151 =2368 x 106 N
212 Calculul fortei maxime
GCT0= =01 x 2406x106 = 22406 x105 N
FCT0=GCT0x =2602 x105 N
FCM=2251 MN
FcM 7inch
1
NT
i
qi li
1 f 0
FcT o
12
FCn= forţa la cacircrlig normalF lsquoCn= forţa utilăF0= greutatea echipamentului mobil (F0 este forţa datorată greutăţii moarte)FCM=forţa la cacircrlig maxima
33 Calculul puterii instalate determinarea numarului de grupuri de foraj Schema principala a actionarii sistemelor
CalculPentru instalatia noastra se alege modul de actionare M1(Mixt1)
PM1= Max(Pm+Pr+Pa) x cs ( Pm+Pc+Pa)x cs
FM=FCM =2251 MNVcm=02 msηSM=0689Cs=11Se alege motorul CATERPILLAR 3412 DITA avand putereaPmot=800 kW
Pm= =6539 kW
13
Pc=085x Pm=085 x 610= 5558 kW
Pr= =1308 kWPa=200 kW
=gt PM1=Max(6539 +1308 +200) x 11 (6539 + 5558 +200)x 11= PM1=1551 kW
Numarul de motoare se calculeaza cu formula
=2938 =gt Nmot=3 motoare
undePi- puterea instalata Pm-puterea consumata de sistemul de manevra Pr- puterea sistemului de rotatie Pc-puterea sistemului de circulatie Pa-puterea auxiliara Cs-coeficientul de sigurantaNmot - numarul de motoarePi - puterea instalate Pmot - puterea motorului
14
35 Detrminarea numarului de trepte de viteza la manevra si materializarea schemei cinematice a sistemului de manevra FCM=2251 MNF0=0111 MN
085
07x1
rsquo=02xrsquo
2=07x0=05
N= =2826 =gt3 trepte de viteza
=gt x2=0688 x1=0212
r=3245
15
Determinarea fortelor
F1=2251 MNF2=0693 MNF3=0213 MNF0=00906 MNCalculul vitezelor
v1=02 ms v2=0649 ms v3=2106 ms vM=4968 ms
16
Schema cinematica a unei instalatii de foraj( si a orice alt tip de instalatie) reprezinta modalitatea grafica prin care sunt reprezentate transmisiile arborilor si elementele care concura la realizarea functiei cinematice
Factorul de transmitere bdquomrdquo-reprezinta numarul transmisiilor dintre doi arbori care pot fi succesivi sau nesuccesivi icircn acelasi plan sau icircn plane diferite
Grupa de transmitere bdquowrdquo- se formeaza cu transmisiile dintre doi arbori succesivi
Numarul total de viteze bdquoNrdquo- poate fi relizate cu transmisia mecanica la elementul de executie
Numarul total de arbori bdquotrdquo- t=w+1
Simbolurile transmisiilor cinematice
17
Relatia structurala N= 1 x 2 +1
18
Schema cinematica a sistemului de manevra este urmatoarea
19
36 Determinarea icircnfasurarii maxime a cablului de manevra
Icircnfasurarea cablului reprezinta modul icircn care se trece cablul peste rolele mecanismului macara- geamblac Icircnfasurarea pote fi -icircnfasurare totala (cablul trece peste toate rolele geamblacului respectiv ale macaralei)
-icircnfasurare partiala
1-rola moarta 2-prima rola de la macara 3-cablul 4-capatul fix 5-toba de manevra
20
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
G=Gpa+Gpf+Gpg+Gs
Gpa
Gpf=qpf x lpf lpa=10 m qpf=3303 x 981=3240243 Nmlpf=H-lpa-lpg-hs=5100-10-128=4962 mGpf=324 x 4962=1600000 NGs=500 NGM=Gpa+Gpf+Gpg+Gs= 10000+500+1600000+241400=186 x106 N
unde G-greutatea celei mei grele garnituri de foraj Gpa-greutatea prajinii de antrenare Gpf-greutatea prajinilor de foraj qpf-greutatea liniara a prajinilor de foraj lpf-lungimea prajinilor de foraj Gs-greutatea sapei H-adancimea maxima a sondei lpa-lungimea prajinilor de antrenare lpf-lungimea prajinilor de foraj
Forta la carligul garniturii Forta la carlig garniturii este forta maxima care apare cu probabilitatea cea mai
mare in timpul operatiei de manevra a garniturii de forajEa este data de cea mai grea garnitura de foraj care de multe ori este cea mai lunga garnitura de foraj
Formula de calcul a fortei nominale
F cn=Frsquocn +F0
Frsquocn= ) =2406 x 106 N
a=15 ms2
G0=004 x Frsquocn=0004 x2406 x 106 =96250 N
=111x105 N
Fcn=2406 x 106 +111x105 =2517x106 N
11
Construcţia sondei
N Intervale [m] Grosimi de perete[mm] Greutate specifica[Nm]9811 0-100 1265 51512 100-700 1151 47193 700-1000 1036 42784 1000-1400 1265 51515 1400-1800 1151 47196 1800-2900 1036 42787 2900-4000 1151 47198 4000-5100 1265 5151
G7rdquo=981 x(100 x5151+600 x 4719 +300 x 4278 + 400 x 5151 +400 x 4719 +1100 x 4278 +1100 x 4719 +1100x 5151 =2368 x 106 N
212 Calculul fortei maxime
GCT0= =01 x 2406x106 = 22406 x105 N
FCT0=GCT0x =2602 x105 N
FCM=2251 MN
FcM 7inch
1
NT
i
qi li
1 f 0
FcT o
12
FCn= forţa la cacircrlig normalF lsquoCn= forţa utilăF0= greutatea echipamentului mobil (F0 este forţa datorată greutăţii moarte)FCM=forţa la cacircrlig maxima
33 Calculul puterii instalate determinarea numarului de grupuri de foraj Schema principala a actionarii sistemelor
CalculPentru instalatia noastra se alege modul de actionare M1(Mixt1)
PM1= Max(Pm+Pr+Pa) x cs ( Pm+Pc+Pa)x cs
FM=FCM =2251 MNVcm=02 msηSM=0689Cs=11Se alege motorul CATERPILLAR 3412 DITA avand putereaPmot=800 kW
Pm= =6539 kW
13
Pc=085x Pm=085 x 610= 5558 kW
Pr= =1308 kWPa=200 kW
=gt PM1=Max(6539 +1308 +200) x 11 (6539 + 5558 +200)x 11= PM1=1551 kW
Numarul de motoare se calculeaza cu formula
=2938 =gt Nmot=3 motoare
undePi- puterea instalata Pm-puterea consumata de sistemul de manevra Pr- puterea sistemului de rotatie Pc-puterea sistemului de circulatie Pa-puterea auxiliara Cs-coeficientul de sigurantaNmot - numarul de motoarePi - puterea instalate Pmot - puterea motorului
14
35 Detrminarea numarului de trepte de viteza la manevra si materializarea schemei cinematice a sistemului de manevra FCM=2251 MNF0=0111 MN
085
07x1
rsquo=02xrsquo
2=07x0=05
N= =2826 =gt3 trepte de viteza
=gt x2=0688 x1=0212
r=3245
15
Determinarea fortelor
F1=2251 MNF2=0693 MNF3=0213 MNF0=00906 MNCalculul vitezelor
v1=02 ms v2=0649 ms v3=2106 ms vM=4968 ms
16
Schema cinematica a unei instalatii de foraj( si a orice alt tip de instalatie) reprezinta modalitatea grafica prin care sunt reprezentate transmisiile arborilor si elementele care concura la realizarea functiei cinematice
Factorul de transmitere bdquomrdquo-reprezinta numarul transmisiilor dintre doi arbori care pot fi succesivi sau nesuccesivi icircn acelasi plan sau icircn plane diferite
Grupa de transmitere bdquowrdquo- se formeaza cu transmisiile dintre doi arbori succesivi
Numarul total de viteze bdquoNrdquo- poate fi relizate cu transmisia mecanica la elementul de executie
Numarul total de arbori bdquotrdquo- t=w+1
Simbolurile transmisiilor cinematice
17
Relatia structurala N= 1 x 2 +1
18
Schema cinematica a sistemului de manevra este urmatoarea
19
36 Determinarea icircnfasurarii maxime a cablului de manevra
Icircnfasurarea cablului reprezinta modul icircn care se trece cablul peste rolele mecanismului macara- geamblac Icircnfasurarea pote fi -icircnfasurare totala (cablul trece peste toate rolele geamblacului respectiv ale macaralei)
-icircnfasurare partiala
1-rola moarta 2-prima rola de la macara 3-cablul 4-capatul fix 5-toba de manevra
20
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
Construcţia sondei
N Intervale [m] Grosimi de perete[mm] Greutate specifica[Nm]9811 0-100 1265 51512 100-700 1151 47193 700-1000 1036 42784 1000-1400 1265 51515 1400-1800 1151 47196 1800-2900 1036 42787 2900-4000 1151 47198 4000-5100 1265 5151
G7rdquo=981 x(100 x5151+600 x 4719 +300 x 4278 + 400 x 5151 +400 x 4719 +1100 x 4278 +1100 x 4719 +1100x 5151 =2368 x 106 N
212 Calculul fortei maxime
GCT0= =01 x 2406x106 = 22406 x105 N
FCT0=GCT0x =2602 x105 N
FCM=2251 MN
FcM 7inch
1
NT
i
qi li
1 f 0
FcT o
12
FCn= forţa la cacircrlig normalF lsquoCn= forţa utilăF0= greutatea echipamentului mobil (F0 este forţa datorată greutăţii moarte)FCM=forţa la cacircrlig maxima
33 Calculul puterii instalate determinarea numarului de grupuri de foraj Schema principala a actionarii sistemelor
CalculPentru instalatia noastra se alege modul de actionare M1(Mixt1)
PM1= Max(Pm+Pr+Pa) x cs ( Pm+Pc+Pa)x cs
FM=FCM =2251 MNVcm=02 msηSM=0689Cs=11Se alege motorul CATERPILLAR 3412 DITA avand putereaPmot=800 kW
Pm= =6539 kW
13
Pc=085x Pm=085 x 610= 5558 kW
Pr= =1308 kWPa=200 kW
=gt PM1=Max(6539 +1308 +200) x 11 (6539 + 5558 +200)x 11= PM1=1551 kW
Numarul de motoare se calculeaza cu formula
=2938 =gt Nmot=3 motoare
undePi- puterea instalata Pm-puterea consumata de sistemul de manevra Pr- puterea sistemului de rotatie Pc-puterea sistemului de circulatie Pa-puterea auxiliara Cs-coeficientul de sigurantaNmot - numarul de motoarePi - puterea instalate Pmot - puterea motorului
14
35 Detrminarea numarului de trepte de viteza la manevra si materializarea schemei cinematice a sistemului de manevra FCM=2251 MNF0=0111 MN
085
07x1
rsquo=02xrsquo
2=07x0=05
N= =2826 =gt3 trepte de viteza
=gt x2=0688 x1=0212
r=3245
15
Determinarea fortelor
F1=2251 MNF2=0693 MNF3=0213 MNF0=00906 MNCalculul vitezelor
v1=02 ms v2=0649 ms v3=2106 ms vM=4968 ms
16
Schema cinematica a unei instalatii de foraj( si a orice alt tip de instalatie) reprezinta modalitatea grafica prin care sunt reprezentate transmisiile arborilor si elementele care concura la realizarea functiei cinematice
Factorul de transmitere bdquomrdquo-reprezinta numarul transmisiilor dintre doi arbori care pot fi succesivi sau nesuccesivi icircn acelasi plan sau icircn plane diferite
Grupa de transmitere bdquowrdquo- se formeaza cu transmisiile dintre doi arbori succesivi
Numarul total de viteze bdquoNrdquo- poate fi relizate cu transmisia mecanica la elementul de executie
Numarul total de arbori bdquotrdquo- t=w+1
Simbolurile transmisiilor cinematice
17
Relatia structurala N= 1 x 2 +1
18
Schema cinematica a sistemului de manevra este urmatoarea
19
36 Determinarea icircnfasurarii maxime a cablului de manevra
Icircnfasurarea cablului reprezinta modul icircn care se trece cablul peste rolele mecanismului macara- geamblac Icircnfasurarea pote fi -icircnfasurare totala (cablul trece peste toate rolele geamblacului respectiv ale macaralei)
-icircnfasurare partiala
1-rola moarta 2-prima rola de la macara 3-cablul 4-capatul fix 5-toba de manevra
20
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
FCn= forţa la cacircrlig normalF lsquoCn= forţa utilăF0= greutatea echipamentului mobil (F0 este forţa datorată greutăţii moarte)FCM=forţa la cacircrlig maxima
33 Calculul puterii instalate determinarea numarului de grupuri de foraj Schema principala a actionarii sistemelor
CalculPentru instalatia noastra se alege modul de actionare M1(Mixt1)
PM1= Max(Pm+Pr+Pa) x cs ( Pm+Pc+Pa)x cs
FM=FCM =2251 MNVcm=02 msηSM=0689Cs=11Se alege motorul CATERPILLAR 3412 DITA avand putereaPmot=800 kW
Pm= =6539 kW
13
Pc=085x Pm=085 x 610= 5558 kW
Pr= =1308 kWPa=200 kW
=gt PM1=Max(6539 +1308 +200) x 11 (6539 + 5558 +200)x 11= PM1=1551 kW
Numarul de motoare se calculeaza cu formula
=2938 =gt Nmot=3 motoare
undePi- puterea instalata Pm-puterea consumata de sistemul de manevra Pr- puterea sistemului de rotatie Pc-puterea sistemului de circulatie Pa-puterea auxiliara Cs-coeficientul de sigurantaNmot - numarul de motoarePi - puterea instalate Pmot - puterea motorului
14
35 Detrminarea numarului de trepte de viteza la manevra si materializarea schemei cinematice a sistemului de manevra FCM=2251 MNF0=0111 MN
085
07x1
rsquo=02xrsquo
2=07x0=05
N= =2826 =gt3 trepte de viteza
=gt x2=0688 x1=0212
r=3245
15
Determinarea fortelor
F1=2251 MNF2=0693 MNF3=0213 MNF0=00906 MNCalculul vitezelor
v1=02 ms v2=0649 ms v3=2106 ms vM=4968 ms
16
Schema cinematica a unei instalatii de foraj( si a orice alt tip de instalatie) reprezinta modalitatea grafica prin care sunt reprezentate transmisiile arborilor si elementele care concura la realizarea functiei cinematice
Factorul de transmitere bdquomrdquo-reprezinta numarul transmisiilor dintre doi arbori care pot fi succesivi sau nesuccesivi icircn acelasi plan sau icircn plane diferite
Grupa de transmitere bdquowrdquo- se formeaza cu transmisiile dintre doi arbori succesivi
Numarul total de viteze bdquoNrdquo- poate fi relizate cu transmisia mecanica la elementul de executie
Numarul total de arbori bdquotrdquo- t=w+1
Simbolurile transmisiilor cinematice
17
Relatia structurala N= 1 x 2 +1
18
Schema cinematica a sistemului de manevra este urmatoarea
19
36 Determinarea icircnfasurarii maxime a cablului de manevra
Icircnfasurarea cablului reprezinta modul icircn care se trece cablul peste rolele mecanismului macara- geamblac Icircnfasurarea pote fi -icircnfasurare totala (cablul trece peste toate rolele geamblacului respectiv ale macaralei)
-icircnfasurare partiala
1-rola moarta 2-prima rola de la macara 3-cablul 4-capatul fix 5-toba de manevra
20
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
Pc=085x Pm=085 x 610= 5558 kW
Pr= =1308 kWPa=200 kW
=gt PM1=Max(6539 +1308 +200) x 11 (6539 + 5558 +200)x 11= PM1=1551 kW
Numarul de motoare se calculeaza cu formula
=2938 =gt Nmot=3 motoare
undePi- puterea instalata Pm-puterea consumata de sistemul de manevra Pr- puterea sistemului de rotatie Pc-puterea sistemului de circulatie Pa-puterea auxiliara Cs-coeficientul de sigurantaNmot - numarul de motoarePi - puterea instalate Pmot - puterea motorului
14
35 Detrminarea numarului de trepte de viteza la manevra si materializarea schemei cinematice a sistemului de manevra FCM=2251 MNF0=0111 MN
085
07x1
rsquo=02xrsquo
2=07x0=05
N= =2826 =gt3 trepte de viteza
=gt x2=0688 x1=0212
r=3245
15
Determinarea fortelor
F1=2251 MNF2=0693 MNF3=0213 MNF0=00906 MNCalculul vitezelor
v1=02 ms v2=0649 ms v3=2106 ms vM=4968 ms
16
Schema cinematica a unei instalatii de foraj( si a orice alt tip de instalatie) reprezinta modalitatea grafica prin care sunt reprezentate transmisiile arborilor si elementele care concura la realizarea functiei cinematice
Factorul de transmitere bdquomrdquo-reprezinta numarul transmisiilor dintre doi arbori care pot fi succesivi sau nesuccesivi icircn acelasi plan sau icircn plane diferite
Grupa de transmitere bdquowrdquo- se formeaza cu transmisiile dintre doi arbori succesivi
Numarul total de viteze bdquoNrdquo- poate fi relizate cu transmisia mecanica la elementul de executie
Numarul total de arbori bdquotrdquo- t=w+1
Simbolurile transmisiilor cinematice
17
Relatia structurala N= 1 x 2 +1
18
Schema cinematica a sistemului de manevra este urmatoarea
19
36 Determinarea icircnfasurarii maxime a cablului de manevra
Icircnfasurarea cablului reprezinta modul icircn care se trece cablul peste rolele mecanismului macara- geamblac Icircnfasurarea pote fi -icircnfasurare totala (cablul trece peste toate rolele geamblacului respectiv ale macaralei)
-icircnfasurare partiala
1-rola moarta 2-prima rola de la macara 3-cablul 4-capatul fix 5-toba de manevra
20
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
35 Detrminarea numarului de trepte de viteza la manevra si materializarea schemei cinematice a sistemului de manevra FCM=2251 MNF0=0111 MN
085
07x1
rsquo=02xrsquo
2=07x0=05
N= =2826 =gt3 trepte de viteza
=gt x2=0688 x1=0212
r=3245
15
Determinarea fortelor
F1=2251 MNF2=0693 MNF3=0213 MNF0=00906 MNCalculul vitezelor
v1=02 ms v2=0649 ms v3=2106 ms vM=4968 ms
16
Schema cinematica a unei instalatii de foraj( si a orice alt tip de instalatie) reprezinta modalitatea grafica prin care sunt reprezentate transmisiile arborilor si elementele care concura la realizarea functiei cinematice
Factorul de transmitere bdquomrdquo-reprezinta numarul transmisiilor dintre doi arbori care pot fi succesivi sau nesuccesivi icircn acelasi plan sau icircn plane diferite
Grupa de transmitere bdquowrdquo- se formeaza cu transmisiile dintre doi arbori succesivi
Numarul total de viteze bdquoNrdquo- poate fi relizate cu transmisia mecanica la elementul de executie
Numarul total de arbori bdquotrdquo- t=w+1
Simbolurile transmisiilor cinematice
17
Relatia structurala N= 1 x 2 +1
18
Schema cinematica a sistemului de manevra este urmatoarea
19
36 Determinarea icircnfasurarii maxime a cablului de manevra
Icircnfasurarea cablului reprezinta modul icircn care se trece cablul peste rolele mecanismului macara- geamblac Icircnfasurarea pote fi -icircnfasurare totala (cablul trece peste toate rolele geamblacului respectiv ale macaralei)
-icircnfasurare partiala
1-rola moarta 2-prima rola de la macara 3-cablul 4-capatul fix 5-toba de manevra
20
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
Determinarea fortelor
F1=2251 MNF2=0693 MNF3=0213 MNF0=00906 MNCalculul vitezelor
v1=02 ms v2=0649 ms v3=2106 ms vM=4968 ms
16
Schema cinematica a unei instalatii de foraj( si a orice alt tip de instalatie) reprezinta modalitatea grafica prin care sunt reprezentate transmisiile arborilor si elementele care concura la realizarea functiei cinematice
Factorul de transmitere bdquomrdquo-reprezinta numarul transmisiilor dintre doi arbori care pot fi succesivi sau nesuccesivi icircn acelasi plan sau icircn plane diferite
Grupa de transmitere bdquowrdquo- se formeaza cu transmisiile dintre doi arbori succesivi
Numarul total de viteze bdquoNrdquo- poate fi relizate cu transmisia mecanica la elementul de executie
Numarul total de arbori bdquotrdquo- t=w+1
Simbolurile transmisiilor cinematice
17
Relatia structurala N= 1 x 2 +1
18
Schema cinematica a sistemului de manevra este urmatoarea
19
36 Determinarea icircnfasurarii maxime a cablului de manevra
Icircnfasurarea cablului reprezinta modul icircn care se trece cablul peste rolele mecanismului macara- geamblac Icircnfasurarea pote fi -icircnfasurare totala (cablul trece peste toate rolele geamblacului respectiv ale macaralei)
-icircnfasurare partiala
1-rola moarta 2-prima rola de la macara 3-cablul 4-capatul fix 5-toba de manevra
20
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
Schema cinematica a unei instalatii de foraj( si a orice alt tip de instalatie) reprezinta modalitatea grafica prin care sunt reprezentate transmisiile arborilor si elementele care concura la realizarea functiei cinematice
Factorul de transmitere bdquomrdquo-reprezinta numarul transmisiilor dintre doi arbori care pot fi succesivi sau nesuccesivi icircn acelasi plan sau icircn plane diferite
Grupa de transmitere bdquowrdquo- se formeaza cu transmisiile dintre doi arbori succesivi
Numarul total de viteze bdquoNrdquo- poate fi relizate cu transmisia mecanica la elementul de executie
Numarul total de arbori bdquotrdquo- t=w+1
Simbolurile transmisiilor cinematice
17
Relatia structurala N= 1 x 2 +1
18
Schema cinematica a sistemului de manevra este urmatoarea
19
36 Determinarea icircnfasurarii maxime a cablului de manevra
Icircnfasurarea cablului reprezinta modul icircn care se trece cablul peste rolele mecanismului macara- geamblac Icircnfasurarea pote fi -icircnfasurare totala (cablul trece peste toate rolele geamblacului respectiv ale macaralei)
-icircnfasurare partiala
1-rola moarta 2-prima rola de la macara 3-cablul 4-capatul fix 5-toba de manevra
20
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
Relatia structurala N= 1 x 2 +1
18
Schema cinematica a sistemului de manevra este urmatoarea
19
36 Determinarea icircnfasurarii maxime a cablului de manevra
Icircnfasurarea cablului reprezinta modul icircn care se trece cablul peste rolele mecanismului macara- geamblac Icircnfasurarea pote fi -icircnfasurare totala (cablul trece peste toate rolele geamblacului respectiv ale macaralei)
-icircnfasurare partiala
1-rola moarta 2-prima rola de la macara 3-cablul 4-capatul fix 5-toba de manevra
20
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
Schema cinematica a sistemului de manevra este urmatoarea
19
36 Determinarea icircnfasurarii maxime a cablului de manevra
Icircnfasurarea cablului reprezinta modul icircn care se trece cablul peste rolele mecanismului macara- geamblac Icircnfasurarea pote fi -icircnfasurare totala (cablul trece peste toate rolele geamblacului respectiv ale macaralei)
-icircnfasurare partiala
1-rola moarta 2-prima rola de la macara 3-cablul 4-capatul fix 5-toba de manevra
20
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
36 Determinarea icircnfasurarii maxime a cablului de manevra
Icircnfasurarea cablului reprezinta modul icircn care se trece cablul peste rolele mecanismului macara- geamblac Icircnfasurarea pote fi -icircnfasurare totala (cablul trece peste toate rolele geamblacului respectiv ale macaralei)
-icircnfasurare partiala
1-rola moarta 2-prima rola de la macara 3-cablul 4-capatul fix 5-toba de manevra
20
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
37 Alegerea geamblacului de foraj
Geamblacul montat icircn vacircrful mastului sau turlei constituie partea fixa a mecanismului macara - geamblac si este format dintr-un numar de roti pentru cablu care se rotesc liber pe rulmenti acestia fiind montati la racircndul lor pe una sau mai multe axe sprijinite pe suporti Prima dintre rotile geamblacului realizeaza trecerea capatului activ al cablului de la toba de manevra peste fata mastului sau turlei iar ultima roata a geamblacului asigura trecerea capatului mort al cablului la toba cap mort Amplasarea rotilor este icircn asa fel facuta icircncacirct sa fie evitat contactul dintre cablu si alte elemente ale mastului sau turlei precum si schimbarile de directie ale cablului care sa produca sarirea cablului de pe roti
Constructie
Tipul cel mai icircntacirclnit de geamblac este tipul cu ax unic cu rotile icircn linie care este sprijinit pe doi suporti situati la capete Suportii se pot sprijini fie direct pe un element de coroana mastului sau turlei sau pe un cadru propriu
21
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
care se sprijina la racircndul lui pe elementul de coroana
Se icircntacirclnesc si constructii de geamblacuri avacircnd una din roti icircnaintasa prin care se realizeaza trecerea cablului icircn interiorul mastului sau turlei
Rotile gemblacului sunt destinate icircnfasurarii cablului de manevra respectiv cablului de lacarit Rotile pentru cablul de manevra de la geamblac sunt identice cu rotile de la macara Mecanismul macara- cacircrlig este alcatuit din macara- cacircrlig icircnfasurarea cablului si geambacul de foraj Ansamblul macara- cacircrlig reprezinta modul icircn care este atasat cacircrligul prin intermediul unui sistem de amortizare al socurilor si vibratiilor Macaraua este partea mobila a mecanismului macara- geamblac formata dintr-un numar de roti identice icircn general ca diametru tip si constructie dar cu una mai putin Macaraua executa o miscare de ridicare si coboracircre pe verticala icircn interiorul mastului sau turlei si trebuie sa prezinte colturi sau proeminente care sa faciliteze agatarea icircn timpul miscarii sale
Cacircrligul este elementul sistemului de manevra care competand macaraua si formacircnd adeseori icircmpreuna cu acesta un singur bloc macarcacircrlig icircndeplineste urmatoarele functii -sustine icircn timpul operatiilor de extragere- introducere garnitura de foraj prin intermediul chiolbasilor si al elevatorului de prajini -sustine icircn timpul tubajului coloana de tubaj prin intermediul de foraj care au prevazut acest sistem -ridica diferite greutati si asigura manipularea prajinii de avansare -ridica icircn timpul montajului si demontajului diferite utilaje si piese grele -participa la operatia de ridicare si coboracircre a masturilor rabatabile la instalatiile
22
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
1-toba de manevra 2-capatul activ al cablului 3-rola alergatoare 4-geamblac 5-o racircla de la geambac 6-una din ramurile icircnfasurarii cablului 7-macara 8-cacircrlig - sistemul de amortizare - capatul mort al cablului 10 ndash toba fixa (sau toba moarta)
Mecanismul macara- cacircrlig prezinta simetrie geometrica dar nu prezinta simetrie dinamica si cinematica Elevatorul se mai numeste si broasca cu peneSe foloseste pentru introducerea coloanei de burlane Chiolbasii sau bratele de elevator sunt scule care fac legatura icircntre cacircrlig si elevator ele existacircnd si functionacircnd icircntotdeauna perechi Pentru realizarea legaturii chiolbasii au forma de za alungita pentru sarcini mici (tip usor) sau icircn forma de bara prevazuta la capete cu ochiuri pentru sarcini medii si pentru sarcini mari (tip greu)Pentru introducerea usoara icircn special pe umerii elevatoarelor capetele sunt curbate icircn plan perpendicular Acestia sustin elevatorul fie de prajini de foraj fie elevatorul cu pene pentru coloana de burlane fixacircndu-se la racircndul lor prin ochiurile superioare pe umerii cacircrligului Ei se livreaza se pastreaza si se utilizeaza icircn pereche
23
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
Exista 3 tipuri icircn functie de sarcina de lucru
- usor icircn forma de za pentru sarcini pacircna la 870 tf - mediu icircn forma de bara cu 2 ochiuri la cele 2 capete pentru sarcina de 125 tf - greu pentru sarcini gt200 tf Cacircnd cablul de foraj prezinta semne de uzura este necesara icircnlocuirea lui Pentru o operatie mai usoara de icircnlocuire se procedeaza astfel pe toba moarta se afla icircnmagazinata o cantitate de cablu care nu a lucrat deci este neuzat Se va debloca deci toba moarta si va trage de manevra o cantitate de cablu corespunzatoare lungimii celui care functioneaza
371Determinarea fortelor din capatul active al cablului icircn fazele operatiei de manevra(la ridicare static coboracircre)
Calcul
Fcn=2517 kN
Numarul de role m= =5017 =gt5 role
FCM=2251 kN
La ridicare k= =103
F = FCM
24
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
F = 2251 =2639 kN
Static k= =1
F=2251 kN
La coborare
F=19063 kN
Fc
11
1
2m
11
2m
FcM
25
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
38 Alegerea cablului de foraj
Cablul serveste la suspendarea macaralei de geamblac si manevrarea ei catre granic La forajul percutant cablul serveste si pentru transmiterea miscarii de percutie si pentru rotirea garniturii pe talpa Cablul din otel este un ansamblu de sarme (fire) si de toroane (vite) grupate prin infasurare in jurul unei inimi intr-unul sau mai multe strate concentriceCalitatea esentiala a firului cablului este flexibilitatea sa adica proprietatea de a se incovoia dupa o raza mica de curbura fara a suferi deformatiuni permanente pastrandu-si proprietatea de a rezista la tractiune Cu cat firul este mai subtire cu atat este mai flexibilPentru ca un cablu sa reziste la o tractiune mai mare se folosesc manuchiuri de fire rasucite intre ele numite vite sau toroane Firele pot fi de acelasi diametru sau de diametre diferite Un strat in mos curent este format din sarme de acelasi diametru La
26
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
foraj se utilizeaza cabluri compuse Acestea sunt alcatuite din infasurarea mai multor toroane Exista 3 tipuri de cabluri de constructie combinata
- Seale - Filler - Warrington Alegerea cablului se face dupa determinarea diametrului cablului cu formula Icircn fuctie de acesta sa ales tipul cablului ca fiind SEALE 6x19 Profilul canalului de cablu trebuie sa corespunda urmatoarelor cerinte
- sa permita icircnfasurarea cablului pe roata de la intrare pacircna la iesire cu minimum de frecari chiar daca el nu se afla icircn planul median al rotii (din cauza unghiului de deviere respectiv icircn cazul balansarii macaralei) - sa reduca la minimum turtirea cablului pe fundul canalului datorita unui profil apropiat de conturul cablului - sa fie neted concentric si cu planul median normal fata de axa de rotatie a rotii
Calcul
Sarcina efectiva de rupere=MaxSRMSRn)SRM=cs1 x FM
SRn=cs2 x Fn
cs1=2cs2=3
FM= FCM=2639 kN
Fn= Fcn= 295 kN
SRM=2 x 2639 =527772 kN
SRn=3 x 295 = 885208 kN
=gtSarcina efectiva de rupere= 885208 kN =gtdc=39 mm
27
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
4 Proiectarea troliului de foraj
Troliul este elementul principal al utilajului de manevra el fiind o masina de ridicat prevazuta cu un element de infasurare (toba) pe care se ruleaza cablul care sustine si actioneaza macaraua
Pentru troliul de foraj mai sunt importante si alte caracteristici -numarul de tobe -numarul de arbori -numarul si tipul transmisiilor
28
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
-caracteristicile tobei de manevra
Functiile troliului de foraj -introducerea si extragerea garniturii de foraj -adaugarea pasilor -introducerea coloanei de tubare -introducerea diferitelor scule pentru instrumentatie icircn sonda -icircnsurubari si desurubari de filete -realizarea apasarii pe sapa -punerea icircn productie -manevrarea diferitelor greutati la podul de lucru al sondei - la instalatiile cu turla rabatabila rabaterea se face cu troliul de foraj
42 Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevra
Toba de manevra este elementul principal al troliului de foraj care se monteaza pe arborele tobei de manevra si este folosita pentru icircnmagazinarea cablului de manevra Dimensiunile functionale ale tobei de manevra se aleg icircn functie de diametrul cablului de manevra
Calcul Dt=30 x dc= 30 x 39=1170 mma=(091hellip093)x dc=091 x 39= 3549 mmD0=Dt+dc=1170+39=1209 mmD1=D0+2a=1209+2x3549=1280 mmlt=2m(lp+05)=10(27+05)=10 x 275=275 mLt=12 x Dt= 12 x 1170=1404 mm
i=36
z= =1856 =gt 2 valuri activeD2=D0+2 z x a=1273 mm
n= =24Notatii
Dt-diametrul tobei de manevraDohellipDz-diametrele valurilor activeLt-lungimea tobei de manevralt-lungimea totala de cablu care se infasoara pe tobai-numarul de spire pe un valz-numarul de valuri active
29
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
n-numarul de spire care se infasoara pe tobalp=lungimea pasului=27 m
31 Calculul franei cu benzi si alegerea franei hidraulice
Franele instalatiilor de foraj se impart in doua mari categorii- frane de seviciu - frane auxiliare
Frana de seviciu realizeaza controlul de coborare al garniturii de foraj in sonda dar ceea ce este cel mai important realizeaza blocarea (oprirea) deplasarii carligului si al garniturii de foraj Vitezele de coborare al garniturii de foraj in sonde netubate
Vitezele de coboare ale carligului in sonde tubate
Din categoria fracircnelor de serviciu fac parte- frana cu bandă- frana cu saboţi- frana cu discuri
Frana auxiliară realizează controlarea vitezei de coboracircre fără a putea realiza blocarea sarcinii avacircnd rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de fracircnare pe care trebuie să-l realizeze fracircna de seviciu Icircn această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de foraj sunt echipate cu 2 tipuri de fracircne
- frana hidraulică ( ele nu dezvolta moment de fracircnare la operaţia de ridicare fiind cuplate prin intermediul unui cuplaj de sens unic)
- fracircne electromagnetice
Construcţia franei cu bandă
30
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
1- maneta de fracircnă2- benzi de fracircnă3- sistem de egalizare a tensiunilor icircn cele două benzi de fracircnă4- sistem de suspensie5- sistem de icircmpingere
Calculul funcţional al franei cu bandăa Determinarea momentului de fracircnare realizat de fracircnă cu bandă
- unghiul de contact dintre banda de frana si tamburul franei
= 260 hellip 320 grade
t-tractiunea minimaIcircn fabricaţia curentă se utilizează două cupluri de material de fricţiuneotel- ferodou (micro 027⋯05)
otel- retinax (micro 035⋯065)
otel-ferodou
otel retimax
Construcţia franei hidraulice Principiul de funcţionare
Frana hidraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care are rolul de a lucra icircn regim de fracircnă Aşa cum rezultă şi din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de coboracircre icircn timpul procesului de introducere icircn sonda a garniturii de foraj Ea poate bloca sarcina de la cacircrlig dar poate icircncetini coboracircrea acesteia Viteza de coboracircre depinde de specificul operaţiei de coboracircre Cu alte cuvinte dacă coboracircrea se face icircn sonde netubate
31
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
viteza de coboracircre este mai mică iar frana trebuie să realizeze moment mai mari de fracircnare Icircn cazul icircn care operaţia de coboracircre se desfăşoară icircn sonde tubate viteza de coboracircre este mai mare Se impune deci posibilitatea de a realiza reglarea franei
Momentul de fracircnare depinde de gradul de umplere Dacă frana este plină cu lichid (apă) ea realizează momentul de fracircnare maxim Pentru a putea regla valoarea momentului de fracircnare este necesar ca să putem regla gradul de umplere cu lichid al franei Acest lucru icircl putem realize cu ajutorul rezervorului de reglaj şi al manifoldului Icircn acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului total de franare realizat cu instalaţia de foraj Se alege frana hidraulică de forma FH 40
32
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
32 Constructia franei electromagnetice
1-stator2-rotor3-infasurare statorica4-canale de răcire5-magneti permanenţi6-lamele magnetice7-pulberi magnetice
1
7
3
4
3
4
2
6 5
33
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
44 Calculul de dimensionare-verificare al arborelui tobei de manevra
F=2639 kNGT=10 kNGA=5 kNGB=5 kNFv=F x cos (30)=228544 kNFH=F x sin (30)=13195 kN
Calcul reactiuni verticala
Σ A=-5x400+5x651+5x1353-228544 x1704+RBVx2004+5x2404=0
RBV=184331 kN
Σ B=-5x2404 -5x651-RAVx2004 ndash 5x1353+ 228544 x300 +5x 400=0
RAV=24231 kN
Calcul reactiuni orizontala
Σ A= -13195 x1707 + RBHx2004=0
RBH=112997 kN
Σ B=13195 x300 ndash RAHx2004=0
RAH=19753 kN
Calculul momentelor inconvoietoare pe verticala
M1=0M2= -5x400=-2000 kNmmM3= -5x700-24231 x300= -10070 kNmmM4= -5x 1051 ndash24231 x651= -19510 kNmmM5= -5x1753 -24231 x1353-5x702= -41900 kNmm
34
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
M6=-5x2104 + 24231 x1704 -5x 1053 -5x351= -77265 kNmmM7= -5x 2404 + 24231 x2004 -5x1353-5x651 +228544x300= -2000 kNmmM8=0
Calculul momentelor inconvoietoare pe orizontala
M1=M2=M7=M8=0M3= -19753 x300= -5926 kNmmM4= -19753 x 651= -12860 kNmmM5= -19753 x 1353= -26730 kNmmM6= -19753 x1704= -33660 kNmm
MT=Fx =347200 kNmm
Se alege otelul de imbunatatire 41MoCr11 cu limita de curgereRp02=880 Nmm2
σ= =352Nmm2
Calculul diametrelor arborelui
In sectiunea 2
Mi2=2000kN
kT=150354d2=20568 mm
Mi Mz 2My 2
35
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
rc=10284 mmR=123408 mmd=246816 mm
In sectiunea 3 Mi
3=12280 kNkT=24498 d3=205736 mmrc=102868 mmR=1234416 mmd=2468832 mm
In sectiunea 6
Mi6=67750 kN
kT=4549d6=207383 mmrc=1036915 mmR=1244298 mmd=2488596 mm
36
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
37
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
Bibliografie
1 Marius STAN Metode avansate de proiectare a utilajului petrolier Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 2006
2 Neculai MACOVEI Forajul sondelor Echipamente de foraj Editura Universitatii Petrol - Gaze Ploiesti 1996
3 Ion TOCAN Tehnologia Extractiei Petrolului Partea a II-a Fascicula 1 Institutul de Petro - Gaze din Ploiesti 1984
4 Ion COSTIN Instalatii pentru foraj de mica adancime Editura Tehnica Bucuresti 1972
5 G GEORGESCU Forajul sondelor Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1966
6 Alexandru POPOVICI Nicolae CALOTA Catalog de utilaj petrolier de schela ndash Institutul de Petrol si Gaze Ploiesti 1976
38
Top Related