proiect utilaj petrolier loredana

8/19/2019 Proiect Utilaj Petrolier Loredana.

1/45

Introducere

Petroleum este un cuvânt de origine romană care provine din „oleum petrae“ = ulei de piatrădenumire pe care romanii au preluat-o de la egipteni, care descoperă petrol la suprafaţă în regiuneamunţilor Golfului Suez, se presupune că în anticitate romanii foloseau petrolul ca lu!rifiant la

osiile carelor romane, sau în timpul "izanţului acesta era parte componentă a focului grecesc o armătemută în luptele navale de odinioară#Petrolul era folosit si în medicina vece fiind vândut ca leac miraculos universal#$iţeiul era cunoscut în zona ţării noastre încă din secolul % î#&r#, de când datează o!iectele

descoperite în cadrul cetăţii dacice de la Poiana '(icoresti, Galaţi)* podoa!e din smoală întărită +iacoperită cu un strat su!ţire de argint# e altfel, prima rafinărie de petrol din lume a fost construităîn omânia, în ./01, la periferia ora+ului Ploie+ti, în drum spre localitatea âfov, pe strada "una2estire, nr# .34, de către fraţii 5eedinţeanu# %nstalaţiile rafinăriei erau destul de primitive, toateutila6ele fiind formate din vase cilindrice din fier sau fontă, încălzite direct cu foc de lemne#

7ceste utila6e au fost comandate în Germania firmei 5oltrect ce construia cazane pentru

fa!ricarea uleiurilor din +isturi !ituminoase, iar în decem!rie ./01 începe construcţia „fa!ricii degaz8 din Ploie+ti, pe numele lui 5arin 5eedinţeanu 'decedat în ./1.)# istileria de petrol +i-aînceput activitatea când 9eodor 5eedinţeanu întâmpina greutăţi în aplicarea contractului semnatîncă din ./01 pentru iluminarea capitalei cu „idrocar!ură +i lampe8#

Preţul petrolului scade rapid prin cre+terea numărului de rafinării, petrolul lampant devine oresursă tot mai importantă în iluminat, înlocuind trepta lumânările#

:;ploatarea masivă a petrolului începe în secolul medicul +i geologul canadian 7!raam Gesner o!ţine patentarea rafinării petrolului lampant curat numit petroleum, iar în ./00 cimistul american "en6amin Silliman propune purificarea petrolului cu acid sulfuric#

Pentru o!ţinerea masivă a petrolului, urmează o perioadă de forare intensivă# ?el mai renumitfora6 este efectuat de :d@in A# raBe la >3 august ./0C în Dii ?reeB, PennsElvania, fiind finanţat deindustria+ul american George "issell, aici găsindu-se la >.,> m adâncime zăcăminte mari de petrol#

Sondele sunt construcţii miniere, de forma cilindrica, vertical sau inclinate, caracterizate prinraport mare intre lungimea 'adâncime) si diametru, e;ecutate de la suprafaţa cu instalaţii speciale,avand ca scop cercetarea scoarţei terestre, punerea in evidenta si valorificarea unor zăcăminte de

su!stanţe utile#Prin forare se define+te comple;ul de lucrări necesare realizării unei sonde# %ntr-un sens maistrict, forarea reprezintă operaţia de dislocare a rocilor si de evacuare la suprafaţa a fragmentelor deroca rezultate din dislocare 'a detritusului)

Partea superioară, de început, a unei sonde se nume+te gura sondei, iar cea inferioară - talpasondei# esciderea o!ţinută prin forare, fără consolidare cu coloane de tu!are, se nume+te gaură desondă# 7ceasta este delimitată lateral de peretele găurii de sondă#

islocarea rocii la talpă se e;ecută cu instrumente speciale# Aa dislocarea pe talpa circulară

>


2/45

completă, instrumentul de disclocare se nume+te sapă, iar la dislocarea pe talpa inelară - cap decarotieră sau freză# Aegătură dintre instrumentului de dislocare +i instalaţia de la suprafaţă esteasigurată de garnitura de fora6#

Aa sistemele actuale de forare, detritusul este transportat la suprafaţa prin circulaţie de fluid#7cest fluid se nume+te fluid de fora6 sau fluid de circulaţie#

Sondele pentru petrol +i gaze se forează, pe uscat sau pe mare, cu instalaţii de fora6# Dinstalaţie de fora6 este compusă din grupul de forţa pentru acţionare, turla cu su!structura sa,sistemul de manevră 'pentru efectuarea operaţiilor de introducere +i e;tragere în +i din sondă asapelor, precum +i a diferitelor scule +i dispozitive, sistemul de rotaţie 'pentru antrenarea garnituriide fora6 în mi+care rotativă) +i sistemul de circulaţie 'pentru asigurarea fluidului de fora6 în sondă)#

Aa gura sondei se află montată instalaţia de prevenire a erupţiei prin care se încide sonda înurma unor manifestări eruptive sau erupţii li!ere#

Dperaţia de forare propriu zisă este urmată, la anumite intervale de adâncimi, de consolidarea porţiunii traversate# 7ceasta este realizata prin tu!are 'introducerea in sonda a unei coloane detu!are)# n mod normal, după tu!are urmeaza operaţie de cimentare, prin care se izolează spaţiul

inelar din spatele coloanei de tu!are#n procesul de forare, în funcţie de necesităţi, se e;ecută diferite operaţii de investigare agăurii de sondă +i a rocilor traversate* carota6 electric radioactiv sau sonic, cavemometrie, măsurătoride deviaţie etc#

Principalii parametrii ai regimului de fora6 sunt*• viteza ungiulară a sapeiF• de!itul de fluid de fora6F• apăsarea pe sapa#

%nstalaţia de fora6 este alcătuită dintr-un comple; de utila6e, ecipamente +i mecanisme, careîndeplinesc următoarele funcţii principale* menevrarea garniturii de fora6 +i a coloanei de tu!are, pomparea noroiului de fora6 +i rotirea garniturii de fora6, în cazul fora6ului cu masă rotativă#

tila6ele, ecipamentele +i mecanismele instalaţiilor de fora6 se grupează în*

• Sistemul de manevră care cuprinde troliul de fora6, geam!lacul, macaraua, cârligul, ca!lul,

to!a cap mort +i unele ane;eF• Sistemul de pompare +i circulaţie a noroiului care cuprinde pompele de noroi manifoldul de

refulare +i aspiraţie a acestora, +i comple;ul pentru prepararea, depozitarea, circulaţia,curăţirea +i recondiţionarea noroiuluiF

• Sistemul de rotire care cuprinde masa rotativă, capul idraulic, la care se adaugă garnitura de

fora6 formată din pră6ină de antrenare, pră6inile de fora6, pră6inile grele, sapa +i când estecazul tur!ine de fora6#

7cţionarea instalaţiilor de fora6 cu 5otoare iesel, este preponderenta, motoarele fiindmontate impreuna cu instalaţiile lor ane;e pe sanii pentru a fi u+or de transportat si montat# Sistemulde acţionare iesel idraulic este in prezent cel mai răspândit sistem de acţionare, răspunzândcerinţelor de e;ploatare# ?onvertizoarele idraulice de cuplu transmit energia de la ar!orele motor laar!orele condus prin intermediul licidului, realizând in acela+i timp si o transformare de moment#

H


3/45

Sistemul de manevra al instalaţiilor de fora6 este ansam!lul format din troliul de fora6,mecanismul macara-geam!lac, cârlig si ca!lu# :l asigura introducerea si e;tragerea garniturii defora6, susţinerea acesteia in timp a fora6ului, introducerea si susţinerea de tu!a6, precum si efectuareaunor lucrări de instrumentaţie sau cu caracter au;iliar#

9roliul de fora6 este elemental sistemului de manevra, care indeplineste in cadrul instalaiilor defora6 următoarele funcţiuni*

• :;tragerea si introducerea garniturii de fora6, respective introducerea coloanei de tu!a6

suspendate in cârligul mecanismului macara-geam!lacF• %n+uru!area, strângerea, desfacerea,desuru!area pa+ilor de pră6ini, a !urlanelor, precum si

adaugarea pră6inilor de fora6F• Susţinerea garniturii de fora6 si reglarea apasarii pe sapa in timpul foca6uluiF• Aucrări au;iliare de ridicare, apropiere si introducere in sonda, operaţii care se e;ecuta cu

a6utorul mosoarelor pe care se infasoaraF• Aucrări de punere in producţie, pistonat, lacarit, carota6 prin pră6ini, măsurători care se

e;ecuta cu a6utorul to!ei de lacaritF

idicarea masturilor ra!ata!ile cu a6utorul cârligului instalaţiei#

:;ploatarea +i prelucrarea petrolului a determinat dezvoltarea fora6ului# Până la utilizareafora6ului în e;ploatarea petrolului, aceasta se realiza prin puţuri săpate manual#

Prima sondă pentru petrol a fost forată în usia, lângă "aBu './4/), în sistem percutant uscat#7!ia în ./0C, se forează prima sondă pentru petrol în S7 'PensElvania)# %n omânia, prima sondăde petrol 'mi6loace mecanice) a fost forată în ./1. la 5osoare '9ârgu Dcna), unde s-a fost folositsistemul percutant uscat cu pră6ini de lemn#

Primele sonde se sapă în sistemul percutant uscat, dar se trece la fora6ul percutant idraulic, lacare evacuarea detritusului se realiza continuu, prin circulaţia apei# 7cest sistem permitea adâncimi

mai mari de forare +i cre+terea siguranţei de lucru# în omânia sistemul a fost aplicat în ./C1 înPraova '"ăicoi)#

Sistemul rotativ apare la începutul secolului 0m '9ufeni-"ăicoi)#

4


4/45

0


5/45

nde*.-a!a de fora6'tanc de noroi)F>-site vi!ratoareFH-so!rul'linia de aspiratie)F4-pompa de noroiF0-motorF1-manifoldul pompeiF3-troliu de fora6F/-incarcatorFC-furtunul rotailF.I-luleaua capului idraulicF..-macara-carligF.>-capatul activ al ca!luluiF.H-geam!lacF.4-turla'mast)F

.0-podul podaruluiF.1-stiva de pra6iniF

.3-platforma de lucru a instalatiei'scaunul pra6inilor)F

./-capul idraulicF

.C-pra6ina de antrenareF>I-masa rotativaF>.-platforma de lucru a instalatieiF>>-flansa de deversareF>H-prevenitorul eruptiei verticaleF>4-prevenitoarele orizontale de eruptive*cu incidere pe pra6iniJpe totalF

>0-garnitura de fora6F>1-sapa de fora6F>3-!eciul sondeiF>/-linia de de!it#

1


6/45

Capitolul 1. Capitolele proiectului

1.1. Alegerea tipului instalatiei de foraj si a principalelor utilaje

componente ale sistemului de manevra

n general o instalaţie de fora6 se compune din următoarele su!ansam!le*- turla, mast sau trepiedF- utila6ul de manevra* troliu, sistemul geam!lac-macara, ca!luF- utila6ul de rotire sau utila6ul de percuţie, la instalaţiile mecaniceF- utila6ul de circulaţie a fluidului de fora6 la instala!ile idrauliceF- instala!ile de forţa la instala!ile semimecanice si mecaniceF- organe de transmisie, de comanda, de măsură si control#

Simbolizarea instalaţiei de foraj:

Seria nouă* %K H>I H&, unde*3! - forţă ma;imă la cârlig e;primata în tone forţa F3"# L sistemul de acţionare 'H motoare diesel cuplate la instalatie fiecare printr-un convertizor$idraulic de cuplu)

n omânia sim!olizarea este făcută su! forma* %3! 3"##

D instalaţie de fora6 cuprinde H sisteme de lucru principale +i mai multe sisteme de lucruau;iliare#

Sistemele de lucru principale sunt:

• sistemul de manevră 'S&)F

• sistemul de rotatie 'S' )F

• sistemul de circulaţie 'SC)#

Sistemul de manevr( )S&* realizează apăsarea pe sapă +i operaţia de manevra a materialuluitu!ular în sonda#

Sistemul de rotatie )S'* realizează transmiterea mi+cării de rotaţie de la suprafaţă până lasapă#

Sistemul de circulaţie )SC* realizează de!itul de circulaţie necesar evacuării detritusului dinsonda# Sistemul de manevr( reprezintă unul dintre sistemele principale de lucru ale %K fiind alcătuit

din*• grupul de forţăF

• transmisia mecanicăF

• ma+ina de lucru 'troliul de fora6)F

• mecanismul macara-geam!lac-carlig#

3


7/45

&ecanismul macara+geamblac+carlig este alcătuit din*

• geam!lacF

• înfă+urarea ca!luluiF

• ansam!lul macara-carlig#

/


8/45

Capitolul . "ate iniţiale

.1. Ad,ncimea sondei

?onform datelor, adâncimea sondei este egală cu* H =3900m

7legerea diametrelor nominale ale sapelor de fora6, filetele de legătură corelate cu diametrelede !urlane +i pră6ini se face de la pag# 1-- din Carnetul e$nic de /tilaj 0etrolier#

H =3900m

.. Sistemul de acţionare

Sistemul de acţionare ales este "# )"iesel #idraulic*#

.3. Construcţia sondei

Aungimea primei coloane de !urlane 'de suprafaţăJ ancorare) tre!uie să îndeplineascăurmătoarea condiţie*

L1

<1

5∙ H

L1<

1

5∙3900m=780m

Se adoptă*

L1=700m

C


9/45

Aungimea coloanei intermediare se determină astfel*

L2≅2

3∙ H

L2≅2

3∙3900m=2600m

Aungimea coloanei de e;ploatare este egală cu adâncimea totală a sondei*

L3= H

L3=3900m

5ăsurile diametrului fiecărei coloane de !urlane sunt*

DCS=133

8∈¿339,7mm

DCI =103

4∈¿273mm

DCE=7∈¿177,8mm

iametrul sapei ce forează tronsonul intermediar*

Ds=121

4∈¿311,2mmiametrul sapei ce forează tronsonul inferior*

Ds=91

4∈¿235mm

Coloana DCB Ds d pg q pg d pf q pf

in m

m in mm in mm

kg/

m

kN/

m in mm

kg/

m

N/

m

Interme

diară

10

3

4 27

3

12

1

4 311

,2

6

3

4 171

,4

149

,71,5 5

1

2

139

,7

35,

71

350

,3

Exploatare 7 178

9

1

4

235 6

3

4

171,4 149,7 1,5 4

1

2

114,3 22,32 219

Sonda este formată din trei tronsoane de !urlane, numite +i coloane# 7cestea sunt* coloana deancorare, coloana intermediară +i coloana de e;ploatare#

Prin „tu!area sondelor8 se înţelege comple;ul de lucrări necesar a fi efectuate pentruintroducerea coloanelor formate din !urlane de oţel în găuri de sondă săpate la o anumită adâncime

.I


10/45

+i cu un anumit diametru# Scopul tu!ării sondelor este acela de a realiza următoarele deziderate principale*

- să ofere posi!ilitatea izolării între ele a straturilor ce conţin fluide de natură diferită +i cu presiuni diferite +i de a diri6a în final producţia sondei, după voinţăF

- să încidă anumite orizonturi care prin natura lor creează dificultăţi importante încontinuarea fora6ului, dificultăţi care ar împiedica atingerea adâncimii finale proiectateF

- să formeze un suport suficient de rezistent pentru fi;area coloanelor următoare#

7dâncimea de tu!are se sta!ile+te în funcţie de scopul ce se urmăre+te prin tu!area coloaneirespective, fapt care determină de altfel +i denumirea coloanei# iametrul coloanei se sta!ile+te înfuncţie de mai mulţi factori, între care se menţionează* diametrul disponi!il al găurii, adâncimeanecesară de tu!are +i condiţiile de lucru cunoscute sau presupuse 'estimate)#

..


11/45

Capitolul 3. Conţinutul memoriului

3.1. Alegerea tipului instalaţiei de foraj

%nstalaţia de fora6 este un comple; de utila6e care formează ecipamente, sisteme +i ciar instalaţii ce pot funcţiona separat sau unele simultan pentru construcţia sondei de fora6 cu o anumitădestinaţie pentru efectuarea unor operaţii legate de operaţia de fora6 +i asigurarea securităţii tenice#

?apacitatea unei instalaţii de fora6 poate fi sarcina ma;imă utilă la cârlig sau adâncimeama;imă#

D instalaţie de fora6 este compusă din două ecipamente mari*

• ecipamentul de suprafaţă L instalaţia de fora6 propriu- zisă

• ecipamentul de adâncime L garnitura de fora6#

7legerea instalaţiei de fora6 se face în funcţie de sarcină ma;imă la cârlig din ta!elul .#.*%nstalaţiile de fora6 române+ti* KH>I

.>


12/45

3.. "eterminarea forţelor nominale la c,rlig

efinim forţa la cârlig normală ca fiind forţa care apare cu pro!a!ilitatea cea mai mare întimpul operaţiei de manevrare a garniturii de fora6# :a este dată de cea mai grea garnitură de fora6care de multe ori este cea mai lungă garnitură de fora6#

Korţa nominală se calculează cu formula *

F cn= F cn' + F o

unde* F cn L forţa nominalăF

F cn' - forţa utilăF

F o - forţa dată de manevrarea ecipamentului mo!il 'macara, cârlig, ca!lu)

F o=Go ∙(1+ ag )Greutatea moartă este egală cu*

Go=10kN

a=1…3 m

s2

Korţa dată de greutatea moartă este egală cu*

F o=10kN ∙(1+ 29,81 )=

12,038 kN

Korţa utilă de la cârlig se calculează cu relaţia*

F cn' =G ∙(1+ ag +k −

ρf ρo )

Greutatea totală de la cârlig în timpul fora6ului se calculează cu formula*

G=G pa+G pf +G pg+Gs

Greutatea sapei este egală cu*

Gs=m∙ g=50kg ∙9,81m

s2=490,5 N

.H


13/45

Aa pag# >04 din ?arnetul 9enic de tila6 Petrolier alegem pră6ini grele de fora6 cu diametrul

e;terior de* d pg=63

4∈¿ , având greutatea pe unitatea de lungime*

q pg=149,7kgf m

∙9,81m

s2=1468,55 N /m

n acestă fază s-a ales q pg=1,5kN /m

Pentru pră6ini de fora6 se alege greutatea unitară de la pag# >44 din ?arnetul 9enic de tila6Petrolier*

q pf =219 N /m

Greutatea totală a ansam!lului de pră6ini de fora6 este*

G pf =q pf ∙ L pf =219 N m

∙3687,5m=807,562 kN

Greutatea pră6inilor grele este*

G pg=q pg ∙ L pg=1468,55 N m

∙203m=298,115 kN

Aungimea ansam!lului de pră6ini grele este egală cu*

L pg=800 ∙ Ds

0,75 ∙ q pg ∙

(1−

ρf ρ o

)

= 800 ∙235mm

0,75∙1468,55 N /m ∙(1−12507850 )=203m

Aungimea asnam!lului de pră6ini de fora6 este egală cu*

L pf = H − L pg− L pa−hs=3900m−203m−9m−0,5m=3687,5m

Aungimea pră6inii de antrenare este egală cu*

L pa=9m

G pa≅10kN

hs=0,5m

Greutatea totală de la cârlig în timpul fora6ului este*G=10kN +807,562 kN +298,115kN +0,4905 kN =1116,167 kN

Korţa utilă de la cârlig este*

.4


14/45

F cn' =G ∙(1+ ag +k −

ρf

ρo )=1116,167 kN ∙(1+0,204+0.3−1250

7850 )=1500,981 kN

%orţa nominal( de la c,rlig este egal( cu:

F cn= F cn' + F o=1500,981 kN +12,038 kN =1513,02kN

3.3. ubarea sondei

Pentru determinarea forţei la cârlig la tu!are se pot negli6a acceleraţiile, deoarece tu!area seface la nivel constant, cu viteze mici#

in diagrama de tu!are 2%% pentru coloana de 103

4∈(273mm) s-a o!ţinut*

CB .2≡CI ; DCI =103

4∈; tp !F : "#I $S ;H % .2=2600m ; ρf =1,25 t /m3 ; nt .2=8.

1 2 3 4 5 6 7 8

Tronsonarea

începe la…[m]0 400 700 800 1125 1475 1925 2300

Tronsonarea se

termină la…[m]400 700 800 1125 1475 1925 2300 2600

Lunimea

tronsonului [m]400 300 100 325 350 450 375 300

!ra"ul o#elului $%80 &%55 &%55 &%55 $%80 $%80 '%110 '%110

!rosimea "e

perete [mm]11,43 11,43 10,16 11,43 11,43 12,57 12,57 13,84

(asa unitară[)*m] 74,8 74,8 67,1 74,8 74,8 81,8 81,8 89,3

!reutatea

unitară [$*m]

733,7

9

733,7

9

658,2

5

733,7

9

733,7

9

802,4

6

802,4

6

876,0

3!reutatea

tronsonului [)$]

293,5

16

220,1

37

65,82

5

238,4

81

256,8

27

361,1

07

300,9

22

262,8

09Greutatea

totală a

coloanei [kN]

1999,62

.0


15/45

.1


16/45

in diagrama de tu!are 2%% pentru coloana de 7∈(177,8mm) s-a o!ţinut*

CB .3≡CE; DCE=7∈;tp !F : "#I $ L; H % .3=3900m; ρf =1,25 t /m3;n t .3=6.

1 2 3 4 5 6

Tronsonarea începe la…[m] 0 470 1000 1565 2440 3425

Tronsonarea se termină la…[m]

470 1000 1565 2440 3425 3900

Lunimea tronsonului [m] 470 530 565 875 985 475

!ra"ul o#elului $%80 $%80 $%80 $%80 $%80 $%80

!rosimea "e perete [mm] 10,36 9,19 8,05 9,19 10,36 11,51

(asa unitară [)*m] 43,2 38,7 34,2 38,7 43,2 47,5

!reutatea unitară [$*m]423,7

9

379,6

5335,5

379,6

5

423,7

9

465,9

8

!reutatea tronsonului [)$]199,1

8

201,2

1

189,5

6

332,1

9

417,4

3

221,3

4

Greutatea totală acoloanei [kN]

1!6",91

.3


17/45

./


18/45

3.. Calculul forţei ma2ime la carlig

Korţa la cârlig ma;imă se determină astfel*

F C& = &a { F cn=1513,02kN =¿1,513 &N G &B=1999,624=¿2 &N F C& =G &B=2 &N

F C& F cn

= 2 &N 1,513 &N

=1,322 &N

3.. Calculul puterii instalate4 determinarea num(rului

de grupuri de foraj. Sc$ema principal( a acţionarii sistemelor

(otaţii*GK L garnitură de fora6FS7 L sistem de acţionareFSA L sistem de lucruFS5 L sistem de manevrăFS L sistem de rotatieFS? L sistem de circulaţieF57 L mod de acţionare#

5odalitatea prin care flu;ul energetic se transmite de la motoare la procesul tenologic senume+te mod de acţionare#

n practică se sta!ilesc trei moduri principale diferite de acţionare*

- modul de acţionare în grupF- modul de acţionare mi;tF

.C


19/45

- modul de acţionare individual#

Pentru instalaţia noastră vom alege modul de acţionare mi;t#

(otaţii*- S:;t L sursa de energie e;terioarăF- 5.,>,H L motoareF

- 9.,>,H L transmisiiF- 9K L troliu de fora6F- 5r L masa rotativăF- L rotorF- ? L cârligF- PK.,> L pompe de fora6F- PP.,> L pistoanele pompelor de fora6F- ?& L cap idraulicF- P9K L proces tenologic de fora6#

#=( #m+ #(+ #c+ #a )∙ C s

C s=1,1

#m= F & ∙ )cm

*S&

>I


20/45

F & = F C& =2 &N

)cm=0,5m /s

*S& =0,75

#m=2000 kN ∙0,5m /s

0,85=1176,5 k+

#( $ #c (,-./tadn%"BEL0L1.1: INS%"L"%IILE DE F12"3 21&"NES%I

Puterea minimă la intrarea în masa rotativă este*

#(=370∙1,5=555k+

Puterea sistemului de circulaţie*

#c=515 ∙2=1030k+

Puterea au;iliară* #a=200k+

Puterea instalată*

#=(1176,5k+ +555k+ +1030k+ +200k+ ) ∙1,1=2961,5 k+

3.-. "eterminarea num(rului necesar de motoare

Se face în fuctie de puterea instalată# Aa alegerea numărului de motoare se va avea în vederecă numărul acestora să fie minim#

(umărul necesar de motoare va fi partea întreagă a*

N mot = #

#mot +1

Aista de motoare disponi!ile*

5" /II "! 'HCI BM)5" /CI "! '14I BM)7A?D ../I '../I BM

7A?D ./4I './4I BM)

Se alege motorul 7A?D ./4I cu puterea la motor de ./4I BM#

N mot = #

#mot +1=

2961,5 k+

1840+1=2,6≅3motoa(,

>.


21/45

>>


22/45

3.5. "eterminarea num(rului de trepte de vitez( la manevr( 6i

materializarea sc$emei cinematice a sistemului de manevr(

Se cunosc* F C& =2 &N

F o=12,038 kN

(umărul de trepte de viteză se calculează cu relaţia*

N m=

/g ( F C& F 0

∙* &

*m∙

2

0)

/g (( )unde*

(=

2

1=

0,66

0,25=2,64

0=0,5

1=0,25

2=0,66

* & =0,85

*m=0,7

N m=

/g

(

2000

12,038

∙ 0.85

0.7

∙0.66

0.5

)/g(2,64) =5,75≅6 )t,-,

Se adopt( 78- viteze.

Calculul vitezelor:

F 1= F C& =2 &N =2000kN

F 2=

F 1

( =

2000kN 2,64

=757,57 kN

F 3=

F 1

(2 =

2000kN

2,642 =286,96kN

F 4=

F 1

(3 =

2000kN

2,643 =108,69kN

>H


23/45

F 5=

F 1

(4 =

2000kN

2,644 =41,17kN

F 6=

F 1

(5 =

2000kN

2,645 =15,59kN

F 7=

F 1

(6 =

2000kN

2,646 =5,9kN

)1=0,2m / s

)2=)

1∙ (=0,2

ms

∙2,64=0,528m/ s

)3=)

2∙ (=0,528

m

s ∙2,64=1,39m/s

)4=)3 ∙ (=1,39

ms

∙2,64=3,67m /s

)5=)

4∙ (=3,67

ms

∙2,64=9,69m / s

)6=)5 ∙(=9,69

ms

∙2,64=25,58m /s

)7=)6 ∙(=25,58m

s

∙2,64=67,53m/s

>4


24/45

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

#I$E%&

'()$&

Scema cinematică a unei instalaţii de fora6 '+i a oricărui alt tip de instalaţie) reprezintămodalitatea grafică, prin care sunt reprezentate transmisiile ar!orilor +i elementele care concură larealizarea funcţiei cinematice#

%actorul de transmitere 9m- reprezintă numărul transmisiilor dintre doi ar!ori care pot fisuccesivi sau nesuccesivi, în acela+i plan sau în plane diferite#

;rupa de transmitere 90

5


25/45

- ar!ore

- transmisia prin curele

+-

+-

- transmisia prin lant

+-

+-- transmisia prin angrena6

+- +-

sau

+- +-

aportul de transmisie „i8 este raportul dintre viteză ungiulară la ar!orele condus +i viteză

ungiulară la ar!orele conducător*

=5 II 5 I

= -

1

-2z- numărul de dinţi ai roţii de lanţ#

aportul parţial de transmitere- raportul de transmitere al unei transmisii*

11=

5 II 5 I

= -

11

-23

elaţia structurală - arată legătura dintre grupele de transmitere*

N =1 ∙3 ∙2=6 sch,macn,matcac. p(-ad(,cta

>1


26/45

Scema cinematică a sistemului de manevră este următoarea*

Ainia de cuplare- totalitatea transmisiilor care sunt folosite pentru realizarea unei viteze#%dentitate logică- reprezentarea logică a funcţionării cupla6elor#ezvoltarea logică - o!ţinerea liniilor de cuplare#

C 11

6C 21

6C 41

C 11

6C 21

6C 42

C 11

6C 31

6C 41

C 116C 316C 42C

116C

326C

41

C 11

6C 32

6C 42

>3


27/45

3.=. Alegerea geamblacului de foraj

Geam!lacul, montat în vârful mastului sau turlei constituie partea fi;ă a mecanismului macara- geam!lac +i este format dintr-un număr de roţi pentru ca!lu, care se rotesc li!er pe rulmenţi,ace+tia fiind montaţi la rândul lor pe una sau mai multe a;e spri6inite pe suporţi# Prima dintre roţilegeam!lacului realizează trecerea capătului activ al ca!lului de la to!a de manevră peste faţă mastului

sau turlei, iar ultima roata a geam!lacului asigura trecerea capătului mort al ca!lului la to!a capmort#

7mplasarea roţilor este în a+a fel făcută încât să fie evitat contactul dintre ca!lu +i alteelemente ale mastului sau turlei, precum +i scim!ările de direcţie ale ca!lului care să producăsărirea ca!lului de pe roţi#

Construcţie

9ipul cel mai întâlnit de geam!lac este tipul cu a; unic, cu roţile în linie, care este spri6init pedoi suporţi situaţi la capete# Suporţii se pot spri6ini fie direct pe un element de coroană mastului sauturlei sau pe un cadru propriu care se spri6ină la rândul lui pe elementul de coroană#

Se întâlnesc +i construcţii de geam!lacuri având una din roţi înainta+ă prin care se realizeazătrecerea ca!lului în interiorul mastului sau turlei#oţile gem!lacului sunt destinate înfă+urării ca!lului de manevră, respectiv ca!lului de lăcărit#

oţile pentru ca!lul de manevră de la geam!lac sunt identice cu roţile de la macara#

>/


28/45

3.>. Alegerea ansamblului macara ? c,rlig

5ecanismul macara L cârlig este alcătuit din macara- cârlig, înfă+urarea ca!lului +igeam!lacul de fora6#

7nsam!lul macara L cârlig reprezintă modul în care este ata+at cârligul prin intermediul unuisistem de amortizare al +ocurilor +i vi!raţiilor#

5acaraua este partea mo!ilă a mecanismului macara L geam!lac, formată dintr-un număr deroţi identice în general ca diametru, tip +i construcţie, dar cu una mai puţin# 5acaraua e;ecută omi+care de ridicare +i co!orâre pe verticală în interiorul mastului sau turlei +i tre!uie să prezintecolţuri sau proeminente care să faciliteze agăţarea în timpul mi+cării sale#

?ârligul este elementul sistemului de manevră care, completând macaraua +i formând adeseori

împreună cu acesta un singur !loc macara L cârlig îndepline+te următoarele funcţii*- susţine în timpul operaţiilor de e;tragere L introducere, garnitură de fora6 prin intermediul

ciol!a+ilor +i al elevatorului de pră6iniF

- susţine în timpul tu!a6ului coloana de tu!a6 prin intermediul de fora6 care au prevăzut acestsistemF

- ridică diferite greutăţi +i asigură manipularea pră6inii de avansareF- ridică în timpul monta6ului +i demonta6ului diferite utila6e +i piese greleF- participă la operaţia de ridicare +i co!orâre a masturilor ra!ata!ile, la instalaţiile #

>C


29/45

.- to!a de manevră>- capătul activ al ca!luluiH- rola alergătoare4- geam!lac0- o râla de la geam!ac1- una din ramurile înfă+urării ca!lului3- macara/- cârlig/O- sistemul de amortizareC- capătul mort al ca!lului

.IL to!a fi;ă 'sau to!a moartă)

5ecanismul macara L cârlig prezintă simetrie geometrică, dar nu prezintă simetrie dinamică +icinematică#

:levatorul se mai nume+te +i !roasca cu pene# Se folose+te pentru introducerea coloanei de !urlane#

?iol!a+ii sau !raţele de elevator sunt scule care fac legătura între cârlig +i elevator, elee;istând +i funcţionând întotdeauna pereci# Pentru realizarea legăturii, ciol!a+ii au formă de zaalungită pentru sarcini mici 'tip u+or), sau în formă de !ara prevăzută la capete cu ociuri pentru

sarcini medii +i pentru sarcini mari 'tip greu)#Pentru introducerea u+oară, în special pe umeriielevatoarelor, capetele sunt cur!ate în plan perpendicular#

7ce+tia susţin elevatorul, fie de pră6ini de fora6, fie elevatorul cu pene pentru coloana de !urlane, fi;ându-se la rândul lor prin ociurile superioare pe umerii cârligului# :i se livrează, se păstrează +i se utilizează în perece#

:;istă H tipuri în funcţie de sarcină de lucru* - u+or , în formă de za, pentru sarcini până la /3I tfF

HI


30/45

- mediu , în formă de !ară cu > ociuri la cele > capete, pentru sarcina de .>0 tfF - greu # pentru sarcini >II tf#

?ând ca!lul de fora6 prezintă semne de uzură este necesară înlocuirea lui# Pentru o operaţiemai u+oară de înlocuire se procedează astfel* pe to!a moartă se afla înmagazinată o cantitate deca!lu care nu a lucrat, deci este neuzat# Se va de!loca, deci to!a moartă +i va trage de manevră o

cantitate de ca!lu corespunzătoare lungimii celui care funcţionează#

3.1!. Alegerea cablului de foraj

?a!lul este un ansam!lu format din fire din oţel de rezistenţă ridicată +i de dimensiuni cu toleranterestrânse, înfă+urate cu precizie într-o anumită construcţie în a+a fel încât să funcţioneze într-o

concordanţă perfectă# :lementul de !ază al ca!lului îl formează firele individuale# 7cestea, răsucite într-un toron sau

vita care reprezintă un mănunci de sârme grupate prin înfă+urare în 6urul unei sârme centrale sauinimi# nfă+urarea este un proces asemănător întrucâtva cu împletirea, deoarece firele sunt a+ezate întoron +i nu torsionate# upă a+ezarea în toroane, acestea sunt la rândul lor înfă+urate în 6urul uneiinimi pentru a forma ca!lul compus# %nima ca!lului poate fi realizată din fire vegetale, din material plastic sau dintr-o sârmă,respectiv un toron independent din oţel# %nima independenta constituită dintr-un toron de ca!lu estecea mai folosită, deoarece prezintă o mare rezistenţă la strivire +i deformare#

H.


31/45

?a!lul la care toroanele care se înfă+oară împreună sunt formate anterior într-o formă elicoidalase nume+te ca!lu preformat#7cesta nu diferă ca aspect de ca!lul nepreformat dar are avanta6ul că înstare neîncărcata nu este tensionat fiind astfel mai u+or de manevrat# Preformarea are ca efectatenuarea vi!raţiilor ca!lului în funcţionare, posi!ilitatea înfă+urării mai strânse a ca!luluisi seevidenţiază prin faptul că după tăiere, firele +i toroanele nu se desfac# 9oroanele +i ca!lurile sunt caracterizate +i prin pasul înfă+urării, distanta măsurată paralel cua;a între > puncte consecutive în care o spiră întâlne+te aceea+i generatoare a cilindrului pe care-lreprezintă ca!lul sau toronul# Pasul se e;primă în mod curent ca un multiplu al diametrului#

:;istă H tipuri de ca!luri de construcţie com!inată*

- Seale - Killer - Marrington

7legerea ca!lului se face după determinarea diametrului ca!lului cu formula*Sarcina efectivă de rupere*

S(=ma{ 2 ∙ F 3 ∙ F m 7=1,03

F =(1− 7 ) ∙ 72m

1− 72m ∙ F C&

F = (1−1.03 ) ∙1.0310

1−1.0310 ∙2000kN =234,46 kN

F m=(1− 7 ) ∙ 72m

1− 72m

∙ F cn

F m=(1−1.03 ) ∙1.0310

1−1.0310 ∙1513,02=177,37 kN

S(=ma {2 ∙234,46 kN =468,92 kN 3 ∙177,37 kN =532,11kN

S(=532,11kN ⇒dc=34 mm

H>


32/45

n functie de acesta s-a ales tipul ca!lului ca fiind S:7A: 4;.C#Profilul canalului de ca!lu tre!uie să corespundă următoarelor cerinţe *

- să permită înfă+urarea ca!lului pe roata, de la intrare până la ie+ire, cu minimum de frecări,ciar dacă el nu se afla în planul median al roţii 'din cauza ungiului de deviere respectiv în cazul !alansării macaralei)F

- să reducă la minimum turtirea ca!lului pe fundul canalului datorită unui profil apropiat deconturul ca!luluiF

- să fie neted, concentric +i cu planul median normal faţă de a;ă de rotaţie a roţii#

HH


33/45

Capitolul . 0roiectarea troliului de foraj

9roliul este elementul principal al utila6ului de manevră, el fiind o ma+ina de ridicat prevăzutăcu un element de înfă+urare 'to!a) pe care se rulează ca!lul care susţine +i actionează macaraua#

Pentru troliul de fora6 mai sunt importante si alte caracteristici*-numărul de to!e*-numărul de ar!ori*-numărul si tipul transmisiilor*-caracteristicile to!ei de manevra#

Kuncţiile troliului de fora6*- introducerea si e;tragerea garniturii de forai*- adaugarea pa+ilor*- introducerea coloanei de tu!areF- introducerea diferitelor scule pentru instrumentaţie în sonda- în+uru!ări si desuru!ari de filete*- realizarea apasarii pe sapaF- punerea în producţie*- manevrarea diferitelor greutăţi la podul de lucru al sondei*- la instalaţiile cu turla ra!ata!ila, ra!aterea se face cu troliul de fora6#

.1. "eterminarea forţelor @n cap(tul activ al cablului @n fazeleoperaţiei )de ridicare static cobor,re*

F (=(1− 7 )∙ 72

1− 72 ∙ F C&

Aa ridicare*

H4


34/45

" "At

t

f

7=1,03

F (=(1−1,03 ) ∙1,032

1−1,032 ∙2000kN =1045,22 kN

Static*

7=1

F s= F C& 2∙ m

=2000kN

10=200kN

Aa co!orâre*

F c=(1− 1 7 )∙(

1

7 )2m

1−(1 7 )

2m ∙ F C&

F c=(1− 11,03 ) ∙( 11,03 )

10

1−( 11,03 )10

∙2000kN =169,38kN

.. Stabilirea dimensiunilor principale ale tobei de manevr(

9o!a de manevră este elementul principal al troliului de fora6 care se montează pe ar!oreleto!ei de manevră +i este folosită pentru înmagazinarea ca!lului de manevră#

imensiunile funcţionale ale to!ei de manevră se aleg în funcţie de diametrul ca!lului demanevră#

H0


35/45

Dt L diametrul to!ei de manevră, se recomandă să ai!ă o valoare cuprinsă între >/-HI oridiamerul ca!lului#

Dt =30∙ dc

dc=34 mm

Dt =30∙34=1020mm

D0= Dt +dc=1020mm+34mm=1054mm

D1= D

0+2 ∙ a=1054mm+2∙32,3=1118,6mm

D2=

D1+2∙ a

2=

1118,6mm+2∙32,32

=591,6mm

a=0,95 ∙dc=0,95∙34mm=32,3

/t - lungimea to!ei de manevră/t =1,1 ∙ Dt /t =1,1 ∙1020mm=1122mm

Lt - lungimea totală a ca!lului care se înfă+oară pe to!ă

Lt =2∙ m∙ (/ p+/s )=2∙5 ∙ (27m+1,5m )=285m Lt ≅285m

n=

/t

dc+1

2∙ dc=

1122mm

34mm+12

∙34mm=22

(umărul de spire pe un val*

=/t ∙

dc2

dc=

/ t dc−

1

2=

1122

34−

1

2=33 sp(,

(umărul de valuri active*

-=−( Dt +dc+a )+√( Dt +dc+a )2+ 4 ∙ a ∙ L8

2=4)a/.( act),

Construcţia fr,nei cu benzi

Krânele instalaţiilor de fora6 se împart în două mari categorii*

- frâne de serviciuF

H1


36/45

- frâne au;iliareF Krâna de seviciu realizează controlul de co!orâre al garniturii de fora6 în sondă, dar, ceea ce estecel mai important, realizează !locarea 'oprirea) deplasării cârligului +i a garniturii de fora6#

2itezele de co!orâre al garniturii de fora6 în sonde netu!ate*

)cn=0,5…0,9 ms

2itezele de co!orâre ale cârligului în sonde tu!ate*

)ct =1,1…1,5ms

in categoria frânelor de serviciu fac parte*

- frâna cu !andăF- frâna cu sa!oţiF- frâna cu discuriF

Krâna au;iliară realizează controlarea vitezei de co!orâre, fără a putea realiza !locarea sarcinii,având rolul de a descărca o parte din valoarea momentului de frânare pe care tre!uie să-l realizezefrâna de seviciu# n această categorie din punct de vedere constructiv instalaţiile de fora6 sunt ecipate cu > tipuride frâne*

- frâna idraulică 'ele nu dezvoltă moment de frânare la operaţia de ridicare, fiind cuplate prinintermediul unui cupla6 de sens unic)F

- frâne electromagnetice#?onstrucţia frânei cu !andă*

.- maneta de frână>- !enzi de frânăH- sistem de egalizare a tensiunilor în cele două !enzi de frână4- sistem de suspensie0- sistem de împingere

H3


37/45

H/


38/45

Construcţia fr,nei $idraulice. 0rincipiul de funcţionare.

Krâna idraulică reprezintă de fapt din punct de vedere constructiv o pompă centrifugă care arerolul de a lucra în regim de frână# 7+a cum rezultă +i din caracteristica funcţională are rolul de a controla viteza de co!orâre întimpul procesului de introducere în sondă a garniturii de fora6# :a poate !loca sarcina de la cârlig,

dar poate încetini co!orârea acesteia# 2iteza de co!orâre depinde de specificul operaţiei de co!orâre#?u alte cuvinte, dacă co!orârea se face în sonde netu!ate viteza de co!orâre este mai mică, iar franatre!uie să realizeze momente mai mari de frânare# n cazul în care operaţia de co!orâre se desfă+oarăîn sonde tu!ate viteza de co!orâre este mai mare# Se impune deci posi!ilitatea de a realiza reglareafrânei#

5omentul de frânare depinde de gradul de umplere# acă frâna este plină cu licid 'apă) earealizează momentul de frânare ma;im#Pentru a putea regla valoarea momentului de frânare este necesar ca să putem regla gradul deumplere cu licid al frânei# 7cest lucru îl putem realiza cu a6utorul rezervorului de regla6 +i almanifoldului# n acest fel prin modificarea gradului de umplere realizăm controlul momentului totalde frânare realizat cu instalaţia de fora6#

Se alege fr,na $idraulic( de forma: %# !

HC


39/45

.

3

H

4

H

4

>

1 0

Costrucţia fr,nei electromagnetice.

1%stator

2%rotor3%în.ă/urare statorică4%canale "e răcire5%mane#i permanen#i6%lamele manetice7%puleri manetice

4I


40/45

.3 Calculul de dimensionare ? verificare al arborelui tobei demanevr(

F =234,46 kN

G% =mc ∙ g ∙ Lc=4,157 kg

m ∙ 9,81

m

s2 ∙285m=11,622kN

F 9 = F ∙ cos: =234,46 kN ∙cos30=203,04 kN

F H = F ∙ sin: =234,46 kN ∙sin 30=117,23kN

: =30

GC 1=GC 2=3...5kN =4kN

G L 1=G L 2=2kN

mc=4,157 kgm

Lc=2 ∙m ∙(/ p+0,5 )

Lc=27m

G% 2=

11,622 kN 2

=5,81 kN

g=/ pg ∙ q pg+/ pf ∙ q pf

H =

298,115kN +807,562kN

3900m =0,28

kN

m

"eterminarea forţelor din articulaţii pe vertical(

(∑ & B=0)


41/45

"eterminarea momentelor @ncovoietoare pe vertical(

& C =0kN ∙ m

& D=−G C 1 ∙0,35m=−4kN ∙0,35m=−1,4k N ∙ m

& E=−GC 1 ∙1,33m−G L1 ∙0,98m− 2 " ∙0,28m=−4 kN ∙1,33m−2kN ∙0,98m−13,54 kN ∙0,28m=−11,0

& "=−GC 1∙1,05m−G L 1∙0,7m=−4 kN ∙1,05m−2kN ∙0,7m=−5,6kN ∙ m & F =−GC 1∙1,6105m−G L1 ∙1,2605m− 2 " ∙0,5605m=−4 kN ∙1,6105m−2kN ∙1,2605m−13,54 kN ∙0,5

& G=−GC 1∙2,7325m−G L 1∙2,3825m− 2 " ∙1,6825m−G%

2∙1,122m=−4kN ∙2,7325m−2kN ∙2,3825m−

& B=−GC 1∙3,293m−G L1∙2,943m− 2 " ∙2,243m−G% 2

∙1,6825m−G% 2

∙0,5605m+ F 9 ∙0,28m=−4 kN ∙3

& H =−GC 1∙3,013m−G L 1∙2,663m− 2 " ∙1,963m−G% 2

∙1,4025m−G% 2

∙0,2805m=−4 kN ∙3,013m−2kN

& I =−GC 1 ∙3,993m−GC 1 ∙3,643m− 2 " ∙2,943m−G% 2

∙2,3825m−G% 2

∙1,2605m+ F 9 ∙0,98m− 2 B∙0,7m

& 3 =0kN ∙m

"eterminarea forţelor din articulaţii pe orizontal(

(∑ & B=0)


42/45

& F =− 2 "H ∙0,5605m=−2,83 kN ∙0,5605m=−1,58kN ∙ m

& G=− 2 "H ∙1,6825m=−2,83kN ∙1,6825m=−4,76kN ∙ m

& H =− 2 "H ∙1,963m=−2,83 kN ∙1,963m=−5,55 k N ∙ m

.. "imensionarea arborelui tobei de manevr(

ncovoiere cu torsiune5omentul de torsiune*

& t = F ∙ D

1+ D -

2=234,46 kN ∙

2,1m+0,7m

2=328,24 k N ∙ m

Se alege materialul 4. 5o?r..-.0I(Jmm>


43/45

& =√ (−1,58)2+(−16,55)2=16,62 N ∙mm

k % =√1+0,75 ∙(328,24

16,62 )2

=17,13

+ -dm=16,62

150∙17,13=1,8mm

d= 3√32∙1,8

8 =264mm

Secţiunea G* & =√ (−4,76)

2+(−45)2=45,25 N∙ mm

k % =√1+0,75 ∙(328,24

45,25 )2

=6,36

+ -dm=

45,25

150∙6,36=1,8mm

d=3

√32∙1,8

8

=264mm

44


44/45

& t

40


45/45

IDIE;'A%IF

.# Stan, 5#, tila6 petrolier, :ditura niversităţii Petrol-Gaze din Ploie+ti, >I..#># Stan, 5#, 5etode avansate de proiectare a utila6ului petrolier, :ditura niversităţii

Petrol-Gaze din Ploiesti,

H# (eculai 57?D2:% , Kora6ul sondelor, :cipamente de fora6, :ditura niversitatiiPetrol - Gaze Ploiesti, .CC1 F

4# %on 9D?7(, 9enologia :;tractiei Petrolului, Partea a %%-a ,Kascicula ., %nstitutul dePetro - Gaze din Ploiesti, .C/4

0# ?ostin, %#, ndrumătorul mecanicului de la e;ploatarea, întreţinerea +i reparareautila6elor de fora6# :ditura 9enică, "ucure+ti, .C/4#

1# 7le;andru PDPD2%?%, (icolae ?7AD97, ?atalog de utila6 petrolier de scela L %nstitutul de Petrol si Gaze, Ploiesti, .C31#

3# @@@#@iBipedia#com/# @@@#onepetro#org

C# ttp*JJ@@@#scri!d#com .I# ttp*JJ@@@#cat#com
http://www.wikipedia.com/http://www.onepetro.org/http://www.scribd.com/http://www.onepetro.org/http://www.scribd.com/http://www.wikipedia.com/

proiect utilaj petrolier loredana

Documents