background image

___________________________________________________________________________                

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

 
 
 
 
 

MINISTERSTWO EDUKACJI 

NARODOWEJ 

 
 
 

Janusz Kuś 
Agata Kuś 
 

 

 
 
 

Wydobywanie ropy naftowej i gazu ziemnego otworami 
wiertniczymi 811[01].Z2.02 
 

 

 

 
 

 

Poradnik dla ucznia 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 

Wydawca 

 

Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy 
Radom 2007
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

Recenzenci: 
mgr inż. Jadwiga Ida 
mgr inż. Henryk Rospond 
 
 
 
Opracowanie redakcyjne:  
mgr inż. Janusz Kuś 
mgr inż. Agata Kuś 
 
 
Konsultacja: 
mgr inż. Teresa Sagan 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Poradnik  stanowi  obudowę  dydaktyczną  programu  jednostki  modułowej  811[01].Z2.02 
„Wydobywanie  ropy  naftowej  i  gazu  ziemnego  otworami  wiertniczymi”,  zawartego 
w modułowym programie nauczania dla zawodu górnik eksploatacji otworowej. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 

Wydawca 

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom  2007

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

SPIS TREŚCI 

 

1.  Wprowadzenie 

2.  Wymagania wstępne 

3.  Cele kształcenia 

4.  Materiał nauczania 

4.1.  Podział  i  ogólna  charakterystyka  metod  wydobywania  ropy  naftowej 

i gazu ziemnego. Rodzaje systemów energetycznych złóż 

4.1.1.  Materiał nauczania  

4.1.2.  Pytania sprawdzające 

10 

4.1.3.  Ćwiczenia 

10 

4.1.4.  Sprawdzian postępów 

11 

4.2.  Samoczynny wypływ ropy z odwiertu 

12 

4.2.1.  Materiał nauczania 

12 

4.2.2.  Pytania sprawdzające 

13 

4.2.3.  Ćwiczenia 

14 

4.2.4.  Sprawdzian postępów 

15 

4.3.  Uzbrojenie napowierzchniowe i wgłębne odwiertu samoczynnego 

16 

4.3.1.  Materiał nauczania  

16 

4.3.2.  Pytania sprawdzające 

33 

4.3.3.  Ćwiczenia 

34 

4.3.4.  Sprawdzian postępów 

36 

4.4.  Regulacja samoczynnego wydobycia ropy naftowej i gazu ziemnego 

37 

4.4.1.  Materiał nauczania  

37 

4.4.2.  Pytania sprawdzające 

39 

4.4.3.  Ćwiczenia 

39 

4.4.4.  Sprawdzian postępów 

40 

4.5.  Wstępne oczyszczanie ropy naftowej i gazu ziemnego w oddzielaczach 

42 

4.5.1.  Materiał nauczania 

42 

4.5.2.  Pytania sprawdzające 

44 

4.5.3.  Ćwiczenia 

44 

4.5.4.  Sprawdzian postępów 

44 

4.6.  Obsługa odwiertu samoczynnego 

45 

4.6.1.  Materiał nauczania 

45 

4.6.2.  Pytania sprawdzające 

45 

4.6.3.  Ćwiczenia 

46 

4.6.4.  Sprawdzian postępów 

46 

4.7.  Zaburzenia samoczynnego wypływu i awarie na odwiercie samoczynnym 

47 

4.7.1.  Materiał nauczania  

47 

4.7.2.  Pytania sprawdzające 

48 

4.7.3.  Ćwiczenia 

49 

4.7.4.  Sprawdzian postępów 

49 

4.8.  Wydobywanie ropy przy użyciu gazodźwigu 

50 

4.8.1.  Materiał nauczania  

50 

4.8.2.  Pytania sprawdzające 

54 

4.8.3.  Ćwiczenia 

54 

4.8.4.  Sprawdzian postępów 

55 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

 

 

4.9.  Zastosowanie pompy wyporowej przy eksploatacji ropy naftowej 

56 

4.9.1.  Materiał nauczania 

56 

4.9.2.  Pytania sprawdzające 

60 

4.9.3.  Ćwiczenia 

60 

4.9.4.  Sprawdzian postępów 

61 

4.10. Złoża gazowe i gazowo-kondensatowe 

62 

4.10.1. Materiał nauczania  

62 

4.10.2. Pytania sprawdzające 

64 

4.10.3. Ćwiczenia 

65 

4.10.4. Sprawdzian postępów 

66 

4.11. Hydraty powstające podczas eksploatacji złóż gazu 

68 

4.11.1. Materiał nauczania 

68 

4.11.2. Pytania sprawdzające 

70 

4.11.3. Ćwiczenia 

71 

4.11.4. Sprawdzian postępów 

72 

4.12. Odcinki redukcyjno-pomiarowe na odwiertach gazowych 

73 

4.12.1. Materiał nauczania  

73 

4.12.2. Pytania sprawdzające 

75 

4.12.3. Ćwiczenia 

76 

4.12.4. Sprawdzian postępów 

77 

4.13. Pompy wgłębne przy wydobywaniu ropy naftowej 

78 

4.13.1. Materiał nauczania 

78 

4.13.2. Pytania sprawdzające 

84 

4.13.3. Ćwiczenia 

84 

4.13.4. Sprawdzian postępów 

85 

4.14. Uzbrojenie napowierzchniowe i wgłębne odwiertów pompowanych 

86 

4.14.1. Materiał nauczania 

86 

4.14.2. Pytania sprawdzające 

95 

4.14.3. Ćwiczenia 

96 

4.14.4. Sprawdzian postępów 

98 

4.15Warunki pracy pomp wgłębnych 

99 

4.15.1. Materiał nauczania 

99 

4.15.2. Pytania sprawdzające 

100 

4.15.3. Ćwiczenia 

101 

4.15.4. Sprawdzian postępów 

101 

4.16. Napęd indywidualny i grupowy pomp wgłębnych 

102 

4.16.1. Materiał nauczania 

102 

4.16.2. Pytania sprawdzające 

108 

4.16.3. Ćwiczenia 

108 

4.16.4. Sprawdzian postępów 

110 

4.17. Awarie występujące przy pompowaniu ropy z odwiertów 

111 

4.17.1. Materiał nauczania 

111 

4.17.2. Pytania sprawdzające 

112 

4.17.3. Ćwiczenia 

112 

4.17.4. Sprawdzian postępów 

113 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

 

4.18.  Zasady  bezpieczeństwa  i  higieny  pracy,  ochrony  przeciwpożarowej 

i ochrony  środowiska  w  czasie  wydobywania  ropy  naftowej  i  gazu 
ziemnego otworami wiertniczymi 

 
 

114 

4.18.1. Materiał nauczania 

114 

4.18.2. Pytania sprawdzające 

116 

4.18.3. Ćwiczenia 

116 

4.18.4. Sprawdzian postępów 

117 

5.  Sprawdzian osiągnięć  

118 

6.   Literatura 

123 

 
 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

1. WPROWADZENIE

 

 
 

Poradnik  będzie  Ci  pomocny  w  przyswajaniu  wiedzy  dotyczącej  podstaw  wydobycia 

ropy naftowej i gazu ziemnego otworami wiertniczymi. 

W poradniku zamieszczono: 

– 

wymagania  wstępne  –  wykaz  umiejętności,  jakie  powinieneś  mieć  już  ukształtowane, 
abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika,  

– 

cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem, 

– 

materiał  nauczania  –  wiadomości  teoretyczne  niezbędne do  opanowania  treści  jednostki 
modułowej, 

– 

zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy już opanowałeś określone treści, 

– 

ćwiczenia,  które  pomogą  Ci  zweryfikować  wiadomości  teoretyczne  oraz  ukształtować 
umiejętności praktyczne, 

– 

sprawdzian postępów, 

– 

sprawdzian  osiągnięć,  przykładowy  zestaw  zadań.  Zaliczenie  testu  potwierdzi 
opanowanie materiału całej jednostki modułowej, 

– 

literaturę uzupełniającą. 
 
 
 

Schemat układu jednostek modułowych 

811[01].Z2 

Eksploatacja otworowa kopalin 

 

811[01].Z2.01 

Wykonywanie pomiarów parametrów z

łożowych

 

811[01].Z2.02 

Wydobywanie ropy naftowej i gazu ziemnego 

otworami wiertniczymi 

811[01].Z2.03 

Stosowanie wtórnych metod i zabiegów 

intensyfikacji wydobycia ropy naftowej 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

2. WYMAGANIA WSTĘPNE 

 

 

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: 

 

posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu górnictwa naftowego, 

 

posługiwać się dokumentacją techniczną, 

 

zdefiniować pojęcia: ciśnienie, nadciśnienie, podciśnienie, ciśnienie absolutne, 

 

korzystać z nomogramów z wykorzystaniem interpolacji, 

 

zdefiniować ciśnienie w odwiercie w warunkach statycznych i dynamicznych, 

 

przeliczać jednostki, 

 

sporządzać zestawienia tabelaryczne, 

 

sporządzać wykresy liniowe, słupkowe, diagramy kołowe, itp., 

 

stosować jednostki układu SI, 

 

korzystać z różnych źródeł informacji, 

 

obsługiwać komputer, 

 

współpracować w grupie, 

 

uczestniczyć w dyskusji, prezentacji, 

 

przestrzegać zasad bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej i ochrony 
środowiska, 

 

oceniać własne możliwości w działaniach indywidualnych i zespołowych, 

 

zastosować zasady współpracy w grupie. 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

3. CELE KSZTAŁCENIA 

 

W wyniku realizacji programu nauczania jednostki modułowej powinieneś umieć: 

 

określić warunki powodujące samoczynny wypływ ropy z odwiertu, 

 

scharakteryzować  urządzenia  wgłębnego  i  napowierzchniowego  uzbrojenia  odwiertu 
samoczynnego, 

 

scharakteryzować metody regulacji samoczynnego wypływu ropy z odwiertu, 

 

określić rolę i zadania oddzielaczy, 

 

scharakteryzować zaburzenia samoczynnego wypływu ropy z odwiertu, 

 

określić rodzaje awarii na odwiercie samoczynnym, 

 

scharakteryzować warunki pracy gazodźwigu i rozróżnić jego typy, 

 

określić budowę i zasadę działania pompy wyporowej, 

 

scharakteryzować warunki dopływu gazu do odwiertu, 

 

określić elementy uzbrojenia odwiertu gazowego, 

 

scharakteryzować  warunki  powstawania  i  metody  zapobiegania  powstawaniu  hydratów 
podczas eksploatacji złóż gazu, 

 

określić  zadania  odcinka  redukcyjno–pomiarowego  oraz  sposobów  pomiaru  ilości 
wydobywanego gazu, 

 

określić cel i sposoby dławienia (regulacji) wypływu gazu z odwiertu, 

 

scharakteryzować elementy automatyki stosowanej podczas eksploatacji złóż gazu, 

 

dokonać podziału pomp wgłębnych do eksploatacji ropy naftowej, 

 

określić parametry pracy żerdziowych tłokowych pomp wgłębnych, 

 

scharakteryzować budowę i warunki pracy indywidualnego żurawia pompowego (IŻP), 

 

określić parametry pracy układu kieratowego do napędu pomp wgłębnych, 

 

wyjaśnić zasady, obsługi IŻP i układu kieratu pompowego, 

 

określić rodzaje awarii występujących przy pompowaniu ropy, 

 

określić parametry pracy żerdziowych tłokowych pomp wgłębnych, 

 

zastosować  przepisy  bezpieczeństwa  i  higieny  pracy,  ochrony  przeciwpożarowej 
i ochrony środowiska w czasie prowadzenia eksploatacji ropy naftowej i gazu ziemnego. 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

4.  MATERIAŁ NAUCZANIA 

 

4.1.   Podział i ogólna charakterystyka metod wydobywania ropy 

naftowej 

gazu 

ziemnego. 

Rodzaje 

systemów 

energetycznych złóż 

 

4.1.1.   Materiał nauczania 

 

   

Złoża  węglowodorowe  ogólnie  można  podzielić  na  złoża  gazu  ziemnego  i  złoża  ropy 

naftowej.  Podział  ten  jest  rozszerzany  na  kolejne  kategorie  w  zależności  od  składu  płynu 
złożowego i początkowej temperatury złożowej oraz ciśnienia złożowego.  
   

Po  odwierceniu  odwiertu  na  złożu  następuje  przypływ  płynu  złożowego  spowodowany 

przez różnicę ciśnień pomiędzy złożem a spodem odwiertu. Energia potrzebna do wywołania 
przypływu pochodzi w zależności od charakteru złoża z ekspansji gazu, ruchu wody złożowej 
oraz w niewielkim stopniu z ekspansji kolektora (skał) złożowego. 
   

W zależności od charakteru i sposobu wydobycia odwierty wydobywcze można podzielić 

na  odwierty  wydobywające  samoczynnie  oraz  z  zastosowaniem  różnego  rodzaju  metod 
mechanicznych  –  głównie  przez  pompowanie  (metody  łyżkowania  i  tłokowania  obecnie  nie 
są stosowane z uwagi na małą sprawność i ujemny wpływ na złoże).  
 

Eksploatację  złóż  gazu  ziemnego  w  Polsce  prowadzi  się  w  sposób  samoczynny, 

a w przypadku  małej  przepuszczalności  złoża  lub  uszkodzenia  strefy  przyodwiertowej 
w odwiertach  gazowych  stosuje  się  zabiegi  intensyfikacyjne  (szczelinowanie  hydrauliczne, 
kwasowanie, płukanie i ich kombinacje).  
   

W  przypadku  eksploatacji  złoża  ropy  naftowej  początkowo,  po odwierceniu,  najczęściej 

mamy  do  czynienia  z  eksploatacją  samoczynną.  W  późniejszym  okresie  w  związku  ze 
spadkiem  ciśnienia  złożowego  przechodzi  się  na  metody  mechaniczne  eksploatacji.  Wybór 
odpowiedniej metody uzależniony jest od wielu czynników: wydajności odwiertu, głębokości 
zalegania złoża, zawartości zanieczyszczeń, wielkości wykładników złożowych.  
 

Schemat  przedstawiający  główne  metody  wydobywania  ropy  naftowej  z  odwiertów 

zamieszczono na rysunku 1. 

 

Metody wydobywania ropy naftowej

Metody mechaniczne wydobycia

Eksploatacja samoczynna

łyżkowanie

t

łokowanie

eksploatacja pompami

wg

łębnymi

eksploatacja spr

ężonymi

gazami

gazod

źwigi

pompy wyporowe

pompy z silnikami 

na powierzchni

pompy z silnikami 

w odwiercie

pompy t

łokowe żerdziowe

pompy wibracyjne

pompy elektryczne

pompy hydrauliczne

 

 

Rys. 1. Podział metod wydobycia ropy naftowej [7, s. 169] 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

 

Rozróżniamy  kilka  systemów  energetycznych  wydobycia  płynów  z  odwiertu, 

w zależności  od  energii  powodującej  przemieszczanie  się  płynu  złożowego  w  kierunku 
odwiertu: 

 

gazowo-ciśnieniowy  (gazowy),  gdzie  główną  energią  ruchu  płynu  do  odwiertu  jest  gaz 
ziemny  zawarty  w  czapie  gazowej  (system  z  czapą  gazową)  lub  gaz  rozpuszczony 
w ropie  naftowej  (system  gazu  rozpuszczonego), energia  złożowa wyczerpuje  się  wtedy 
stosunkowo szybko, 

 

wtórnej  czapy  gazowej  (grawitacyjny),  gdy  na  skutek  działania  sił  grawitacyjnych  gaz 
ziemny  rozpuszczony  w  ropie  uwalnia  się  z  niej  tworząc  wtórną  czapę  gazową,  a  ta 
rozszerzając się wypiera ropę ze złoża do odwiertu, 

 

wodno-ciśnieniowy  (wodnonaporowy),  gdzie ciśnienie  wody  okalającej  złoże  powoduje 
wypieranie z niego węglowodorów, 

 

mieszany  –  gdy  równocześnie  z  naporem  wody  działa  energia  sprężonego  gazu 
ziemnego. 
Analizując  zmianę  podstawowych  parametrów  obserwowanych  w  czasie  eksploatacji 

złoża  (ciśnienie,  wykładnik  gazowy,  wydajność  (bieżące  wydobycie  ropy)  oraz  wydobycie 
wody)  możemy  na  podstawie  ich  przebiegu  w  odniesieniu  do  sumarycznego  wydobycia, 
zauważyć  pewne  charakterystyczne  zachowanie  się  ww.  parametrów  dla  poszczególnych 
systemów  energetycznych.  Wykresy,  sporządzone  na  podstawie  takich  obserwacji,  pomogą 
nam określić,  w  jakim  systemie  pracuje złoże. Im więcej  mamy  punktów  danych  (im  dłużej 
trwa eksploatacja) tym dokładniejsza będzie nasza ocena. 

Cechy charakterystyczne: 

  gwałtowny spadek ciśnienia, 

  gwałtowny wzrost wykładnika 

gazowego (może występować 
maksimum), 

  może dojść do wytworzenia wtórnej 

czapy gazowej, 

  dość szybki spadek wydajności 

(wydobycia bieżącego), 

  małe lub zerowe wydobycie wody, 

nie rosnące, 

  niski końcowy współczynnik 

sczerpania ropy: 5–25% zasobów 
pierwotnych. 

 

Rys. 2. System energetyczny gazu rozpuszczonego [6, s. 370] 

Cechy charakterystyczne: 

 

łagodniejszy spadek wydajności 

i ciśnienia, 

  wykładnik gazowy początkowo 

stabilny, w miarę powiększania się 
czapy gazowej na skutek spadku 
ciśnienia gwałtownie rośnie, 

  współczynnik sczerpania: 30–80% 

zasobów pierwotnych, 
w większości przypadków poniżej 
60%. 

 
 

Rys. 3. System energetyczny złoża z czapą gazową [6, s. 374] 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

10 

Cechy charakterystyczne: 

  wolne  tempo  spadku  ciśnienia 

złożowego, 

  spadek 

ciśnienia 

zależy 

od 

wydajności, 

przypadku 

jej 

dużego 

ograniczenia 

może 

zachodzić przyrost ciśnienia, 

  spadek  wydobycia  od  momentu 

pojawienia  się  wody  w  otworze,  aż 
do zupełnego zawodnienia, 

  wysoki końcowy współczynnik 

sczerpania: niekiedy 70 – 80%, 
w większości przypadków 60%, 
znane są przypadki gdzie 
współczynnik sczerpania osiągnął 
wartość powyżej 80%. 

Rys. 4. System energetyczny złoża wodnonaporowego [6, s. 376] 

 

4.1.2. Pytania sprawdzające 

 

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 

1.  Co powoduje przypływ płynu do odwiertu? 
2.  Jak  dzielimy  odwierty  w  zależności  od  charakteru  i  sposobu  wydobycia  płynu 

złożowego? 

3.  Od jakich czynników zależy wybór metody eksploatacji odwiertu? 
4.  Jakie znasz główne metody wydobywania ropy naftowej z odwiertów? 
5.  Jakie  znasz  systemy  energetyczne  wydobycia  płynów  z  odwiertu  i  czym  się  one 

charakteryzują? 

 
4.1.3. Ćwiczenia 

 

Ćwiczenie 1 
 

Przedstaw  graficznie  schemat  obrazujący  główne  metody  wydobywania  ropy  naftowej 

z odwiertów. 
 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  zorganizować stanowisko pracy, 
2)  wykonać uproszczony schemat z podziałem na dwie główne metody eksploatacji, 
3)  rozwinąć schemat, przeprowadzając dalszy podział metod eksploatacji, 
4)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 

 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory rysunkowe: linijka, ołówek gumka, 

 

kartka papieru A4, 

 

zeszyt. 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

11 

Ćwiczenie 2 

Przedstaw  graficznie  zmianę  podstawowych  parametrów  obserwowanych  w  czasie 

eksploatacji złoża dla poszczególnych systemów energetycznych, a następnie omów ich cechy 
charakterystyczne. 

 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować stanowisko pracy, 
2)  opisać w zeszycie główne parametry, jakie obserwuje się w czasie eksploatacji złoża, 
3)  przygotować trzy jednakowe układy współrzędnych opisując jakie wielkości odnosisz do 

osi x i y,  

4)  naszkicować  na  przygotowanych  układach  współrzędnych  zmiany  parametrów 

w odniesieniu  do  sumarycznego  wydobycia  (możesz  oś  x  opisać  zarówno  jako 
wydobycie wyrażone w % jak i w m

3

 czy tonach), 

5)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory rysunkowe: linijka, ołówek gumka, 

 

kartka papieru milimetrowego lub kserograficznego A4, 

 

zeszyt. 

 

4.1.4. Sprawdzian postępów  
 

 

 

 

 

 

Czy potrafisz: 

 

Tak 

 

Nie 

1)  określić przyczynę przypływu płynu do odwiertu? 

 

 

2)  sklasyfikować  odwierty  w  zależności  od  charakteru  i  sposobu 

wydobycia płynu złożowego? 

 

 

3)  wymienić  czynniki,  od  których  zależy  wybór  metody  eksploatacji 

odwiertu? 

 

 

4)  wymienić główne metody wydobywania ropy naftowej z odwiertów? 

 

 

5)  wymienić i scharakteryzować systemy energetyczne wydobycia płynów 

z odwiertu? 

 

 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

12 

4.2.  Samoczynny wypływ ropy z odwiertu 

 
4.2.1. Materiał nauczania  

 

 

Odwierty  samoczynne  można  eksploatować  w  sposób  ciągły  lub  okresowy.  Wybór 

sposobu  uzależniony  jest  od  wielu  parametrów  takich  jak  np.  zmian  wykładnika  gazowego 
(WG), zasolenia ropy, problemów z parafinowaniem odwiertów i innych. 
 

Samoczynny  wypływ  ropy  z  odwiertu  odbywa  się  głównie  pod  wpływem  energii 

rozprężającego się gazu. Ponieważ gaz związany z ropą wydziela się w odwiercie, słup cieczy 
wypełniający odwiert jest mieszaniną frakcji ciekłej i gazowej o małym ciężarze właściwym, 
co ułatwia wypływ płynu na powierzchnię. 
 

Ogólnie  można  podsumować,  że  w  wyniku  działania  energii  złożowej  (powstałej  na 

skutek  różnicy  ciśnień  złożowego  i  dennego  dynamicznego)  dochodzi  do  dopływu  ropy  do 
odwiertu.  Praca  pokonania  oporów  przepływu  ropy  w  złożu  może  być  również  wykonana 
z pomocą  energii  dostarczonej  do  urządzenia  wydobywczego  –  wtedy  mamy  do  czynienia 
z mechanicznym wydobywaniem ropy. 
 

Aby  ropa  mogła  być  wydobywana  z odwiertu w sposób  samoczynny,  całkowita  energia 

zawarta  w  tonie  ropy  (E

c

)  [J]  powinna  być  większa  od  energii  potrzebnej  do  wykonania 

rzeczywistej pracy dla wydźwignięcia 1 tony ropy (W

R

) [J], czyli  

R

c

W

E

   

W  przeciwnym  przypadku,  tj.  gdy  powyższy  warunek  nie  jest  spełniony,  należy 

zastosować jedną z mechanicznych metod eksploatacji.  

Wielkość  pracy  rzeczywistej,  W

R

,  zależy  od  głębokości  odwiertu  (H  [m])  oraz 

współczynnika sprawności urządzenia wydobywczego: 

η

1

65

,

9806

H

W

R

=

  [J] 

Praca  teoretyczna  potrzebna  dla  wydźwignięcia tony ropy  z  dna odwiertu nie  zależy  od 

stosowanej  metody  wydobywczej,  a  więc  do  jej  wyliczenia  przyjmujemy  sprawność 

η=1, 

a sam wzór przyjmie wtedy postać

 

H

W

T

65

,

9806

=

  [J] 

 
Energię całkowitą E

c

 możemy wyliczyć ze wzoru: 

 

gr

gw

gd

dd

c

E

E

P

P

E

+

+

=

)

(

10

81

,

9

3

 [J] 

 
gdzie: 

E

c

 –   całkowita  ilość energii  zawartej w 1 tonie ropy w warunkach panujących na dnie 

odwiertu [J],  

P

dd

 –  ciśnienie denne dynamiczne [MPa], 

P

gd

 –  ciśnienie głowicowe dynamiczne [MPa]. 

 

Wielkość energii całkowitej zależy od sumy trzech składników: energii potencjalnej tony 

cieczy,  energii  potencjalnej  wolnego  gazu  znajdującej  się  w  tonie  ropy  (E

gw

)  oraz  energii, 

której nośnikiem jest dodatkowy gaz wydzielający się z ropy na skutek obniżania się ciśnienia 
przy wydobywaniu płynu złożowego (E

gr

). 

 

W przypadku  samoczynnej  eksploatacji odwiertu ropnego główna energia, dzięki której 

płyn  złożowy  zostaje  wydźwignięty  na  powierzchnię  pochodzi  z  rozprężającego  się  gazu, 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

13 

który wydziela  się z ropy, przy  założeniu, że ciśnienie denne dynamiczne (P

dr

)  jest  mniejsze 

od ciśnienia nasycenia (P

n

) (bardzo często spotykane w praktyce). 

 

Minimalny wykładnik gazowy WG, przy jakim możliwy jest samoczynny wypływ (przy 

założeniu, że P

dr

=P

n

 oraz że w wydobywanej cieczy nie ma wody) określa wzór: 

gd

n

r

P

P

L

h

d

L

h

L

WG

log

)

1

(

10

12514

5

,

0

10

=

γ

  [m

3

/m

3

],  

gdzie: 

L – długość rur wydobywczych [m], 

h – wysokość słupa cieczy [m],  

c

gd

n

P

P

h

γ

=

 

γ

c

 – średni ciężar właściwy ropy zawodnionej [N/m

3

], 

d – średnica rury wydobywczej [m],

 

P

n

 – ciśnienie nasycenia [N/m

2

], 

P

gd

 – ciśnienie głowicowe dynamiczne [N/m

2

], 

γ

– ciężar właściwy ropy [N/m

3

]. 

Natomiast  minimalne  ciśnienie  denne dla eksploatacji  samoczynnej P

dd 

można wyliczyć 

z równania: 
 

(

)

n

r

dd

P

L

H

P

+

=

γ

   [N/m

2

 

 
4.2.2. Pytania sprawdzające 
 

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 

1.  W  jaki  sposób  możemy  eksploatować  odwierty  samoczynne  i  od  czego  zależy  wybór 

metody? 

2.  Jaki jest mechanizm samoczynnego wypływu ropy z odwiertu? 
3.  Jaki  warunek  energetyczny  musi  być  spełniony,  aby  ropa  mogła  być  wydobywana 

z odwiertu w sposób samoczynny? 

4.  Od  jakich  parametrów  zależy  praca  teoretyczna  i  praca  rzeczywista  potrzebna  dla 

wydźwignięcia tony ropy z odwiertu, jakie wzory je określają? 

5.  Przy pomocy jakiego wzoru określisz całkowitą energię zawartą w tonie ropy (E

c

), jakie 

wielkości ją opisują oraz co oznaczają poszczególne człony równania? 

6.  Jak obliczysz minimalne ciśnienie denne dla eksploatacji samoczynnej? 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

14 

4.2.3. Ćwiczenia 

 
Ćwiczenie 1 
 

Oblicz  wielkość  pracy  rzeczywistej  i  pracy  teoretycznej  potrzebnej  dla  wydźwignięcia 

1 tony  ropy  przy  pomocy  urządzenia  wydobywczego,  którego  współczynnik  wydajności 

η 

wynosi 

0,78 

wiedząc,  że  głębokość  odwiertu,  z  którego  wydobywany  jest  płyn  złożowy 

H = 2250 m. 

Porównaj obliczone wielkości i sformułuj wnioski. 

 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować przybory piśmiennicze i arkusz papieru, 
2)  wynotować wielkości podane w zadaniu, 
3)  wypisać wzory konieczne do wykonania obliczeń – sprawdzić zgodność jednostek, 
4)  podstawić dane do wzorów i wykonać obliczenia, 
5)  przeanalizować wyniki i sformułować wnioski, 
6)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 

 
Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory: ołówek gumka, kalkulator, 

 

kartka papieru A4, 

 

zeszyt. 

 
Ćwiczenie 2 

Z  odwiertu  o  głębokości  H  =  1510  m,  eksploatowana  jest  w  sposób  samoczynny  ropa 

o ciężarze  właściwym 

γ

R

  =  7845,3  N/m

3

.  Rury  wydobywcze  w  odwiercie  zapuszczono  na 

głębokość  L  =  1481,5  m.  Oblicz  minimalne  ciśnienie  denne  w  tym  odwiercie  wiedząc, 
że ciśnienie nasycenia P

n

 = 8335652,5 N/m

2

 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować przybory piśmiennicze i arkusz papieru, 
2)  wynotować wielkości podane w zadaniu, 
3)  zapisać wzór – sprawdzić zgodność jednostek, 
4)  podstawić dane do wzoru i wykonać obliczenia, 
5)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory: ołówek gumka, kalkulator, 

 

kartka papieru A4, 

 

zeszyt. 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

15 

4.2.4. Sprawdzian postępów 

 
Czy potrafisz: 

 

Tak 

 

Nie 

1)  wymienić,  w  jaki  sposób  możemy  eksploatować odwierty  samoczynne 

oraz określić od jakich czynników zależy ten wybór? 

 

 

2)  scharakteryzować 

mechanizm 

samoczynnego 

wypływu 

ropy  

z odwiertu? 

 

 

3)  określić warunek energetyczny dla samoczynnego wydobycia ropy? 

 

 

4)  wymienić  parametry,  od  których  zależy  wielkość  pracy  teoretycznej  

i pracy rzeczywistej i opisać te zależności wzorami? 

 

 

5)  scharakteryzować  poszczególne  człony  równania  energii  całkowitej 

zawartej w tonie ropy? 

 

 

6)  wyliczyć minimalny wykładnik gazowy oraz minimalne ciśnienie denne 

dla eksploatacji samoczynnej? 

 

 

 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

16 

4.3 .   Uzbrojenie 

napowierzchniowe 

wgłębne 

odwiertu 

samoczynnego 

 
4.3.1.  Materiał nauczania 
 

 

Odwiert  produkujący  samoczynnie  składa  się  z  wyposażenia  wgłębnego  oraz 

napowierzchniowego. 
 

Główne wyposażenie wgłębne odwiertów samoczynnych stanowią rury okładzinowe oraz 

zestaw  wydobywczy,  w  skład  którego  wchodzą  przede  wszystkim:  rury  wydobywcze, 
podpowierzchniowe zawory bezpieczeństwa, łączniki, pakery.  
 

Do wyposażenia napowierzchniowego możemy zaliczyć: głowice eksploatacyjne, zwężki 

redukcyjne,  podgrzewacze  liniowe,  wstępne oddzielacze, urządzenia umożliwiające  pomiary 
przepływu  strumienia  płynu  oraz  instalacje  technologiczne  do  dozowania  środków 
chemicznych  zapobiegających  korozji  oraz  tworzeniu  się  korków  hydratowych 
i parafinowych.  Na  rysunku  5  przedstawiono  uproszczony  schemat  uzbrojenia  odwiertu 
samoczynnego.  
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rys. 5
.   Schemat  odwiertu  samoczynnego:  1  –  kolumna rur  wydobywczych,  2  –  kolumna rur  okładzinowych,  

3 – głowica odwiertu, 4 – zwężka dławiąca, 5 – wymiennik ciepła, 6 – separator [4, s.81] 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

17 

Elementy uzbrojenia wgłębnego odwiertu samoczynnego 
 

Orurowanie  wgłębne  (rury  okładzinowe)  odwiertu  mają  za  zadanie  zapewnienie 

odpowiedniej  średnicy  odwiertu,  izolowanie  i  uszczelnienie  nawierconych  poziomów 
produktywnych  oraz  uniemożliwienie przepływu  płynu  złożowego  między  tymi  poziomami. 
Uszczelnienie  przewierconych  warstw  uzyskuje  się  za  pomocą  cementowania.  Rury 
okładzinowe składają się głównie z czterech kolumn: 

 

wstępnej, 

 

prowadnikowej, 

 

technicznej, 

 

eksploatacyjnej. 

 

Czasami dodatkowo zapuszczana  jest kolumna tracona (liner)  lub kolumna cyrkulacyjna 

(grzewcza).  Ilość  kolumn  uzależniona  jest  od  głębokości  odwiertu,  średnicy,  warunków 
geologicznych, sposobu eksploatacji. 
 

Zadaniem poszczególnych kolumn okładzinowych jest: 

1.  Kolumna  wstępna  –  głębokość  zapuszczenia  kolumny  wynosi  od  kilku  do  60  m. 

Podstawowym  zadaniem  kolumny  jest  zapewnienie  stabilności  ścian  i  wylotu  odwiertu 
oraz umożliwienie cyrkulacji płuczki. 

2.  Kolumna prowadnikowa – głębokość zapuszczenia wynosi od 60 do 900 m. Zadaniem 

kolumny jest zapewnienia krążenia płuczki w odwiercie, umożliwienie założenia głowicy 
przeciwerupcyjnej oraz izolowanie poziomów wodonośnych zawierających wodę słodką. 

3.  Kolumna  techniczna  –  kolumnę  tą  stosuje  sie  w  odwiertach,  w  których  wystąpiły 

komplikacje spowodowane między innymi: zanikiem i ucieczką płuczki, występowaniem 
wysokich  temperatur,  trudności  wynikających  z  częstych  przechwyceń  przewodu 
wiertniczego,  zmianą  właściwości  i  parametrów  reologicznych  płuczki  w  skutek 
przedostawania  się  solanki  z  odwiertu.  Zapuszczenie  tej  kolumny  zmniejsza  znacznie 
niebezpieczeństwo w przypadku nawiercania skał o dużym ciśnieniu płynu złożowego. 

4.  Kolumna eksploatacyjna – podstawowym zadaniem kolumny jest oddzielenie poziomu 

zawierającego  ropę  i  gaz  od  pozostałych  warstw  oraz  umożliwienie  wydobycia  płynu 
złożowego. 

Zostaje 

zapuszczona 

przypadku 

przemysłowego 

przypływu 

węglowodorów  lub  w  celu  przeprowadzenia  testów  produkcyjnych  odwiertu  dla 
uzyskania  informacji,  których  nie  otrzymano  w  czasie  opróbowania  próbnikiem 
złożowym. 

5.  Kolumna  tracona  (liner)  –  zapuszczana  jest  w  niektórych  odwiertach  jako  końcowa 

kolumna wydobywcza. Kolumna ta często jest perforowana pełniąc funkcję filtra. 

6.  Kolumna  cyrkulacyjna  (grzewcza)–  służy  do  wygrzewania  rur  wydobywczych  przy 

eksploatacji ropy naftowej z dużą zawartością parafiny. 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

18 

Lp.

Śr. wew.

(mm)

od

do

I

0

504

1

317.9

0

504

0

504

II

0

2865

1

222.4

0

1430

2

222.4

1430

2509

3

222.4

2509

2865

918

2865

III

0

3235

1

154.8

0

1094

2

154.8

1094

2444

3

154.8

2444

3235

2935

3235

IV

Konstrukcja odwiertu

Nazwa odwiertu:

 Miejscowość:

 Data ukończenia wiercenia:

Odwiert

dd-mm-rrr

Głębokość (m):

Strop korka (m):

Odwiert bosy (m):

3255

3235-3255

Opis rur okładzinowych

Głębokość (m)

KOLUMNA PROWADNIKOWA  13 3/8''
13 3/8'' BTC, 10.9, J-55

płaszcz cementowy
KOLUMNA TECHNICZNA            9 5/8''                        
9 5/8'' BTC, 11.05, C-95
9 5/8'' BTC, 11.05, 056
9 5/8'' BTC, 11.05, 077

płaszcz cementowy

płaszcz cementowy

Zestaw wydobywczy według wykazu 

końcowego wyposażenia odwiertu

KOLUMNA EKSPLOATACYJNA       7''
7'' VAM, 11.51, C-95
7'' VAM, 11.51, 056
7'' ANTARES MS, 11.51, C-95

III

IV

I

II

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

 
 
 
 
 
 
 

Rys. 6. Przykładowa konstrukcja odwiertu 

 

 

 

Po uzbrojeniu odwiertu w rury okładzinowe następnym etapem jest zapuszczenie zestawu 

wydobywczego. 

Typowe wyposażenie zestawu wydobywczego to: 

 

wieszak  rur  wydobywczych  –  element  umożliwiający  podwieszenie  zestawu 
wydobywczego w głowicy, 

 

rury wydobywcze – są  najważniejszym elementem zestawu wydobywczego. Głównym 
ich  zadaniem  jest  wydobycie  płynu  złożowego  ze  spodu  odwiertu  na  powierzchnię, 
ochrona  rur  okładzinowych  przed  korozją  przy  zastosowaniu  pakera  i  cieczy 
nadpakerowej,  umożliwiają  wykonanie  pomiarów  wgłębnych  oraz  wszelkich  operacji 
technologicznych przy użyciu narzędzi zapuszczanych na linie. Rury te wykorzystywane 
są  do  zatłaczania  na  spód  odwiertów  wszelkich  cieczy  zabiegowych.  W  zależności  od 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

19 

warunków  technicznych,  złożowych  oraz właściwości wydobywanego  płynu  złożowego 
produkowane  są  z  różnych  gatunków  stali  (np.  L  80,  N  80,  C  75,  J  55)  oraz  o  różnych 
średnicach.  W  praktyce  najczęściej  są  to  rury  o  średnicy:  60.3  mm–2  3/8”,  73  mm  – 
2 7/8”  oraz  88.9  mm–3  ½”.  Przy  bardzo  dużych  wydatkach  stosuje  się  rury  o  średnicy 
101.6 mm oraz 114.3 mm. Przykładowo w tabeli 1 przedstawiono dane wymiarowe oraz 
wytrzymałościowe rur wydobywczych typu TDS o średnicy 73 mm.

  

 

Tabela. 1.   Dane  wymiarowe  i  wytrzymałościowe  rur  wydobywczych  typu  TDS  według  norm  API  Bul.  5C2 

oraz 5C3 dla średnicy 73,0 mm [13, s. 302] 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

20 

 

Rury  wydobywcze  produkowane  są  w  dwóch  wariantach  z  połączeniem  złączkowym 

oraz bezzłączkowym. Przykład tego rodzaju rur przedstawiono na rysunku 7. 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rys. 7.   
Rury  wydobywcze  firmy  Mannesmann:  a)  rura  wydobywcza  bezzłączkowa  typu  BDS–S  (Buttress 

Double  Seal  Thread),    1  –  zmodyfikowany  gwint  trapezowy  typu  Buttress,  2  –  uszczelnienie  typu 
metal–metal,  b)  rura  wydobywcza  złączkowa:  1  –  zmodyfikowany  gwint  typu  Buttress,  
2  –  uszczelnienie  typu  metal–metal,  c)  rura  wydobywcza  bezzłączkowa  kielichowa:  1  –  połączenie 
gwintowe typu Omega, d) rura wydobywcza złączkowa: 1 – gwint typu Buttress, 2 – uszczelnienie typu 
metal–metal [13, s. 297] 

 

 

tuleja  cyrkulacyjna  –  montuje  się  ją  w  pakerowych  zestawach  wydobywczych  w  celu 
umożliwienia  dostępu  przez  rury  wydobywcze  do  przestrzeni  nadpakerowej.  Tuleje 
cyrkulacyjne  mają  otwory  przepływowe  otwierane  i  zamykane  przy  użyciu  narzędzi 
zapuszczanych z wyciągu linowego lub coiled tubingu. Montuje się je od 2 do 20 m nad 
pakerem.  W  celu  ograniczenia  operacji  zamykania  i  otwierania  tulei  cyrkulacyjnej, 
szczególnie  w  czasie  zapuszczania  zestawu  wydobywczego  w  płuczkach  barytowych 
zaleca się stosowanie tulei osłonowych zabezpieczających tuleję cyrkulacyjną.       

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

21 

 

 

 

 

 

 

Rys. 8. Przykładowy schemat tulei cyrkulacyjnej 

 

 

 

paker eksploatacyjny – urządzenie umożliwiające:  
a)  uszczelnienie  przestrzeni  miedzy  rurami  wydobywczymi  a  rurami  okładzinowymi 

niedopuszczające do kontaktu z płynami złożowymi,  

b)  zakotwiczenie rur wydobywczych w rurach okładzinowych,  
c)  oddzielenie i możliwość eksploatacji z różnych poziomów skał zbiornikowych, 
d)  odcięcie  wypływu  płynu  złożowego  podczas  erupcji  spowodowanej  uszkodzeniem 

głowicy  eksploatacyjnej.  Dlatego  obligatoryjnie  pakery  stosowane  są  w  odwiertach 
zaliczanych do I lub II kategorii zagrożenia siarkowodorowego. 

 

Paker  składa  się  z  dwóch  podstawowych  części.  Są  to  szczęki  kotwiczne  oraz  zestaw 

uszczelniający paker. Poniżej przedstawiono przykładowe schematy pakerów. 

 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

Rys. 9. Przykładowe schematy pakerów: 1–zestaw uszczelniający paker, 2– szczęki kotwiczne [15] 

 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

22 

Ogólnie pod względem konstrukcyjnym pakery możemy podzielić na dwie kategorie: 
a)  pakery odpinane – możliwe do wyciągnięcia na powierzchnię po ich wykorzystaniu, 
b)  pakery stałe (nieodpinane) – nie dające wyciągnąć się z odwiertu. 
 

 

łącznik posadowy – montowany w zestawie wydobywczym służy do zapinania w nich 
korków mechanicznych, przyrządów kontrolno-pomiarowych, zwężek wgłębnych itp. 
W  zależności  od  konfiguracji  wyposażenia  zestawu  wydobywczego  stosuje  się  łączniki 
posadowe  przelotowe  i  nieprzelotowe.  W  przypadku  konieczności  zamontowania 
większej  ilości  łączników  posadowych  należy  montować  łączniki przelotowe,  ponieważ 
nie  powodują  one  zmniejszenia  średnicy  w  kolumnie  rur  wydobywczych.  Łączniki 
nieprzelotowe montuje się jako ostatnie w zestawie wydobywczym. 
Poniżej przedstawiono przykładowe łączniki posadowe: przelotowy i nieprzelotowy. 

                 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

a – łącznik posadowy – przelotowy  

 

 b - łącznik posadowy – nieprzelotowy 

 

Rys. 10. Łączniki posadowe  

 
 

przypadku 

zwiększonego 

zagrożenia 

siarkowodorowego 

obowiązkowym 

wyposażeniem odwiertu jest wgłębny i napowierzchniowy zawór bezpieczeństwa. Zawory te 
mają za zadanie odcięcie wypływu płynu złożowego z odwiertu w przypadku uszkodzenia lub 
nieszczelności głowicy.  
 

W  niektórych  przypadkach  stosuje  się  linię  iniekcyjną,  która  umożliwia  doprowadzenie 

na spód odwiertu środków chemicznych zapobiegających: 

  korozji rur wydobywczych, 

  tworzeniu się hydratów, 

  powstawaniu korków parafinowych.  

 

Na  rysunkach  11  i  12  przedstawiono  przykładowe  karty  zestawów  wydobywczych 

odwiertu  ropnego  wydobywającego  płyn  złożowy  z  zawartością  siarkowodoru  i  odwiertu 
gazowego. 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

23 

 

Zasuwy
w pionie
Zasuwy
w poziomie
Gwint górny
Korek BPV
Zasuwy
Korek VR

  1 1/2"

     VEE

Zasuwy

                    2 1/16" 

70 MPa

2 szt

Dolna część głowicy

Korek VR

1/ 1/2"

VEE

Mini

Max

śr

śr

Długość

Głęb.

Lp. Opis zestawu wydobywczego

wew.

zew.

(mm)

(mm)

(m)

(m)

1

60,22

276,5

0,4

0,40

2

60,22

81,53

1,05

1,45

3

60,22

81,53

2,33

3,78

4

60,22

81,53

2,91

6,69

5

60,22

81,53

35,85

42,54

6

58,75

137,1

1,99

44,53

7

60,22

81,53

3090,53

3135,06

8

58,75

99,56

1,23

3136,29

9

60,22

81,53

9,58

3145,87

10

58,75

97,53

0,64

3146,51

11

60,22

81,53

9,59

3156,10

12

59,69

102,36

0,14

3156,24

13

82,55

144,45

0,98

3157,22

14

82,55

125

4,93

3162,15

15

60,22

114,3

0,24

3162,39

16

60,22

81,53

8,53

3170,92

17

58,75

85,09

0,36

3171,28

18

60,22

81,53

8,56

3179,84

19

60,22

81,53

0,68

3180,52

20

61

89

0,90

3181,42

21

83

141

0,34

3181,76

22

82,55

108

2,85

3184,61

23

62

132

0,21

3184,82

24

61

89

0,10

3184,92

25

82,55

144,45

1,08

3186,00/3187,08

26

82,55

108

5,94

3193,02

27

62

132

0,20

3193,22

28

62

88,9

9,52

3202,74

29

58,75

89,31

0,24

3202,98

30

62

88,9

37,48

3240,46

31

But rur wydobywczych 2 7/8" TDS

62

91

0,16

3240,62

32

Linia sterownicza PZB 1/4"

33

Uwagi:

Łącznik dolny Baker cz 2 7/8" TDS x m 4,094"; AISI 4140

Rura wydobywcza 2 7/8" TDS; 5,51 mm: L-80

Łącznik posadowy Arrow AX 2,313"; 2 7/8" TDS; 9Cr

Rury wydobywcze 2 7/8" TDS;  5,51 mm; L-80

Linia iniekcyjna 1/2"

Łącznik dolny Baker cz 2 7/8" TDS x m 4,094";AISI4140

Lokator Baker G22 bez uszczelnień-połączony z pozostawioną częścią lokatora 
Baker G22; długość całkowita 6,78 m; AISI 4140

Paker eksploatacyjny Baker DB 7"

Przedłużacz pakera Baker; cz x cz 4,094"; AISI 4140

Łącznik cz 2 7/8" TDS x m 2 7/8" TPS TS8; L-80

Lokator Baker G22 bez uszczelnień; długość  3,65 m; AISI 4140

Łącznik prowadnikowy m 4,094"

Przedłużacz pakera Baker cz x cz 4,094"; AISI 4140

Łącznik cz 2 7/8" TPS TS8 x cz 4 1/2" New Vam

Rura wydobywcza 2 7/8" TPS TS8; 5,51mm ; L-80
Łącznik posadowy Halliburton X 2,313"; 2 7/8" TPS TS8 9 Cr

Rura wydobywcza 2 7/8" TPS TS8; 5,51mm ; L-80

Rura wydobywcza 2 7/8" TPS; 5,51mm ; L-80

Lokator Halliburton; 2 7/8" TPS TS8; 5 sekcji uszczelniających                 3,250" 
(82,55 mm)-długość 5,51 m

Paker eksploatacyjny Halliburton BWB 7"

Przedłużacz pakera  z łącznikiem m 4 1/2" New Vam

Rury wydobywcze 2 7/8" TPS; 5,51 mm; L-80

Tuleja cyrkulacyjna Haliburton XD 2,313"; 2 7/8" TPS TS8; 9Cr1Mo

Rura wydobywcza 2 7/8'' TPS, 5.51, L-80

Łącznik iniekcyjny Halliburton X 2,313";2 7/8" TPS TS8

Manipulak cz x m 2 7/8" TPS; 5,51 mm; L-80

Manipulak cz x m 2 7/8" TPS; 5,51 mm; L-80

Rury wydobywcze 2 7/8" TPS; 5,51 mm; L-80

Podpowierzchniowy zawór bezpieczeństwa Halliburton typ SP1;                       2 
7/8" TPS TS8

Wieszak rur wydobywczych 2 7/8'' TPS TS8

Łącznik cz x cz 2 7/8" TPS ; 5,51 mm, L-80

Środkowa część głowicy

2 1/16" 70 MPa   - 2 szt.

2 1/16''  70 MPa  -  2 szt.

Wieszak

2 7/8'' TPS

2 1/2"'' H

Górna część

2 9/16''  70 MPa  - 3 szt.

głowicy

3255

3235-3255

Typ głowicy

Numer:

11'' x 11" x  7 1/16''  70 MPa  Cameron

eksploatacyjnej:

Głębokość odwiertu:

Strop korka:

Odwiert bosy (m):

Karta zestawu wydobywczego-odwiert ropny

Nazwa odwiertu:

Miejscowość:

Data wyposażenia odwiertu:

1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

33

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22
23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

 

 
Rys. 11.   
Karta  zestawu  wydobywczego  odwiertu  ropnego  wydobywającego  płyn  złożowy  z  zawartością 

siarkowodoru  

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

24 

 

Zasuwy
w pionie
Zasuwy
w poziomie
Gwint górny
Korek BPV
Zasuwy
Korek VR

Mini

Max

śr

śr

Długość

Głęb.

Lp. Opis zestawu wydobywczego

wew.

zew.

(mm)

(mm)

(m)

(m)

1

61.00

175.00

0,35

0,35

2

61.00

88.90

1,21

1,56

3

60.20

88.90

0,62

2,18

4

60.20

81.53

3144,19

3146,37

5

60.20

88.90

0,62

3146,99

6

61.00

88.90

9,58

3156,57

7

58.75

92.68

1,16

3157,73

8

61.00

88.90

9,43

3167,16

9

48.80

82.00

0,14

3167,30

10

48.80

100.50

0,72

3168,02

11

61.00

85.00

6,00

3174,02

12

49.70

88.90

0,16

3174,18

13

49.70

73.00

9,62

3183,80

14

47.60

69.00

0,30

3184,10

15

49.70

73.00

9,62

3193,72

16

50.00

71.00

0,13

3193,85

Dolna część

1.9 RwG

2 9/16"  70 MPa

2 1/16"  70 MPa

2 1/16"  70 MPa

głowicy

Rury wydobywcze 2 7/8" TPS, 5.51, P-105

Rura wydobywcza 2 7/8" TDS, 5.51, N-80

Wieszak rur wydob. 2 7/8" TDS

Łącznik 2 7/8" TDS x 2 7/8" TPS

But 2 3/8" TDS

Łącznik 2 7/8" TPS x 2 7/8" TDS

Karta zestawu wydobywczego-odwiert gazowy

Data wyposażenia odwiertu:

Nazwa odwiertu:

Miejscowość:

Rura wydobywcza 2 7/8" TDS, 5.51, N-80

Rura wydobywcza 2 3/8" TDS, 4.83, J-55

Łącznik 2 7/8" TDS x 2 3/8" TDS

Mufa lokatora Otis J*, 2 7/8" TDS

Paker ekspl. Otis BWB-5"

Przedłużacz pakera 2 7/8" TDS

Łącznik posadowy Otis X, 2 3/8" TDS

Rura wydobywcza 2 3/8" TDS, 4.83, J-55

Rura wydobywcza 2 7/8" TDS, 5.51, N-80

Tuleja cyrkulacyjna Otis XD, 2 7/8" TDS

eksploatacyjnej:

2 7/8" TDS

2 1/2" P

Górna część

głowicy

Wieszak

Numer:
33/92

11" x 7 1/16"   70 MPA   ZUN

3216

 

Typ głowicy

Odwiert bosy (m):

3210.5-3216

Głębokość odwiertu:

Strop korka:

1

2

3

4

7

5

6

8

9

10

11

12

13

14

15

16

 

 

 

Rys. 12. Karta zestawu wydobywczego odwiertu gazowego 

 

 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

25 

Elementy uzbrojenia napowierzchniowego odwiertu samoczynnego 
 

Głównym  zadaniem  wyposażenia  napowierzchniowego  odwiertów  jest  redukcja 

ciśnienia, wstępna separacja oraz pomiar strumienia płynu złożowego. 

Pierwszym  elementem  uzbrojenia  napowierzchniowego  odwiertu  jest  głowica 

eksploatacyjna.  Poprzez  więźbę  rurową  łączy  się  ją  z  wgłębnym  zarurowaniem  odwiertu 
umożliwiając  odcięcie  poszczególnych  przestrzeni  rurowych  oraz  skierowanie  strumienia 
płynu  złożowego  w kierunku  instalacji  technologicznej.  Zgodnie  z  normą  API,  (spec.  6A) 
głowice eksploatacyjne wykonywane są na następujące ciśnienia nominalne: 7, 14, 21, 35, 70, 
105 oraz 140 MPa. 

Na  rysunku  13  został  przedstawiony  schemat  typowej  głowicy  eksploatacyjnej  typu 

kołnierzowego. 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rys. 13.

  

Schemat typowej głowicy eksploatacyjnej kołnierzowej: 1 – rury wydobywcze, 2 – rury okładzinowe 
kolumny prowadnikowej, technicznej i eksploatacyjnej, 3 – zasuwa do przestrzeni międzyrurowej rur 
okładzinowych, 4 – więźba rur, 5 – wieszak z uszczelniaczem rur okładzinowych, 6 – więźba rur, 7 – 
zasuwa  do  przestrzeni  międzyrurowej  rur  okładzinowych,  8  –  wieszak  rur  okładzinowych  kolumny 
technicznej, 

– zawór 

głowicy 

rur 

wydobywczych, 

10 

– 

zawór 

manometru,  

11 – manometr, 12 – wieszak kolumny rur wydobywczych, 13 – adapter głowicy rur wydobywczych, 
14  –  zasuwa  główna,  15  –  krzyżak,  16  –  zasuwa  boczna,  17  –  dławik,  18  –  zawór  odpuszczania 
ciśnienia, 19 – zasuwa rurociągu wypływowego, 20 – zasuwa do syfonowania odwiertu, 21 – adapter 
do testowania odwiertu, 22 – zawór manometru, 23 – manometr [13, s. 112] 

 
 

Obecnie, coraz częściej stosowane są głowice typu blokowego („Solid block”) zwłaszcza 

podczas eksploatacji płynu ze złoża zawierającego siarkowodór celem ograniczenia połączeń 
kołnierzowych,  potencjalnych  miejsc  ewentualnych  rozszczelnień.  Przykład  takiej  głowicy 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

26 

został  przedstawiony  na  rysunku  14.  W  przypadku  dużych  przepływów  płynu  złożowego 
stosuje się głowice w kształcie litery Y, które zmniejszają turbulencje oraz zjawisko erozji. 
 

Schemat  takiej  głowicy  uzbrojonej  w  zwężkę  regulowaną,  został  przedstawiony  na 

rysunku 15. 

 

 

Rys. 14. Głowica typu blokowego „Solid block” dla odwiertu siarkowodorowego [5, s. 26]

 

 

 

 

Rys. 15. Głowica w kształcie litery Y [5, s. 28] 

 
Po  wydobyciu  płynu  złożowego  na  powierzchnię  poprzez  głowice  eksploatacyjną, 

kierowany jest do urządzeń przyodwiertowych. 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

27 

Zadaniem  pozostałych  elementów  technologicznych  zlokalizowanych  przy  odwiertach 

jest: 

 

redukcja ciśnienia (zwężki redukcyjne), 

 

podgrzewanie płynu złożowego (podgrzewacze liniowe, wymienniki ciepła), 

 

kontrola wydobycia gazu bądź ropy naftowej (przepływomierze), 

 

separacja płynów złożowych (oddzielacze), 

 

pomiar parametrów eksploatacyjnych odwiertów (termometry, manometry), 

 

dawkowanie  inhibitorów  hydratów  (zbiorniki,  układy  pomp  dozujących  środki 
chemiczne), 

 

skierowanie  wydobywanych  płynów  złożowych  do  przyodwiertowej  instalacji 
technologicznej lub rurociągiem do Ośrodka Centralnego. 

 

Sposób zagospodarowania strefy przyodwiertowej odwiertów gazowych uzależniony jest 

od  wielu  czynników  tj.:  wydatku  płynu  złożowego,  spodziewanego  czasu  eksploatacji, 
wielkości  zasobów,  sposobu  zagospodarowania  złoża  (promienisty  –  gaz  z  poszczególnych 
odwiertów  dostarczany  jest  indywidualnymi  rurociągami  do  ośrodka  centralnego,  gdzie 
poddawany  jest  redukcji,  procesowi  separacji wody,  głębokiemu  osuszaniu  i  jeżeli  zachodzi 
taka  konieczność  odsiarczaniu  i  usunięciu  rtęci,  lub  grzebieniowy  –  gaz  z  odwiertu  po 
redukcji  ciśnienia,  oddzieleniu  wody  i  pomiarze  ilości  przesyłany  jest  do  gazociągu 
zbiorczego  i  dalej  na  ośrodek  centralny,  gdzie  jest  poddany  procesowi  dalszej  separacji, 
głębokiego  osuszania  i  jeżeli  zachodzi  taka  konieczność  odsiarczaniu  i  usunięciu  rtęci)  – 
rysunek 16.  
 

 

 

O

środek  

Centralny 

odwierty 

 

O

środek  

Centralny 

odwierty 

 
 
 

 

 

 

 

 

 
 
 

 

 

 

a) 

 

 

 

 

 

 

b) 

 

 

Rys. 16. Schemat promienistego (a) i grzebieniowego (b) zagospodarowania złoża gazu  

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

28 

 

Poniżej  przedstawiono  typowy  schemat  napowierzchniowego  uzbrojenia  pojedynczego 

odwiertu gazowego.  

 

Rys. 17.   Schemat  wyposażenia  eksploatacyjnego  odwiertu:  1  –  głowica  eksploatacyjna,  2  –oddzielacz,  

3  –  urządzenie  do  dodawania  metanolu,  4  –  zwężka  produkcyjna,  5  –  zwężka  do  syfonowania,  
6 – odcinek pomiarowy [12, s. 116] 

 

 

Typowe  uzbrojenie  odwiertu  gazowego  zagospodarowanego  w  promienistym  systemie 

zbioru gazu zaprezentowane jest na kolejnym schemacie.  

 

Rys. 18. Typowe uzbrojenie odwiertu gazowego zagospodarowanego w promienistym systemie zbioru gazu 

 

Gaz  z  odwiertu  pod  pełnym  ciśnieniem  głowicowym  odprowadzony  jest  poprzez 

orurowanie  głowicy  i  gazociąg  do  Ośrodka  Centralnego  (OC)  zbioru  gazu  gdzie  poddany 
zostanie  obróbce  technologicznej.  W  celu  zapobieżenie wytrącaniu  się  korków  hydratowych 
stosuje się dozowanie metanolu. Na odcinku gazociągu przyodwiertowego zamontowany jest 
dawkownik  metanolu  o  pojemności  ok.  0,2  m

3

  wyposażony  w  układ  precyzyjnego 

dawkowania.  Metanol  doprowadzony  metanolociągiem  pod  pełnym  ciśnieniem  może  być 
dozowany  w  dwóch  punktach:  bezpośrednio  do  gazociągu  lub  do  rurek  wydobywczych 
poprzez króciec zamontowany na głowicy odwiertu.  

Dla  zabezpieczenia  ewentualnego  niepożądanego  wypływu  metanolu  z  dawkownika, 

rurociągi metanolu zostały zaopatrzone w zawory zwrotne. Napełnianie zbiornika metanolem 
odbywa  się  po  spuszczeniu  z  niego  ciśnienia.  Dla  umożliwienia  rejestracji  parametrów 
eksploatacyjnych tj. ciśnienia i temperatury montuje się ciśnieniomierze oraz termometry.

 

 

 

Przy  dużych  złożach  gazu  ziemnego,  zwłaszcza  przy  grzebieniowym  systemie 

zagospodarowanie  stref  przyodwiertowych,  instalacja  jest  bardziej  rozbudowana.  Przykład 
takiego  zagospodarowania  został  przedstawiony  na  rysunku  19.  Wyposażenie  strefy 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

29 

przyodwiertowej  zaprojektowano  bez  stałej  załogi,  obsługa  sprowadza  się  do  nadzoru  oraz 
okresowej konserwacji lub zadziałania w stanach awaryjnych.  

Do  przesyłu  informacji  o  stanie  i  pracy  urządzeń  wykorzystane  są  łącza  transmisyjne 

łączące poszczególne odwierty z OC. Nadzór i sterowanie pracą urządzeń odbywa się z OC. 

70

 

 

Rys. 19. Schemat zabudowy nowoczesnej strefy przyodwiertowej odwiertu gazowego  

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

30 

 

Gaz  wypływający  z  odwiertu,  pod  pełnym  ciśnieniem  głowicowym  kierowany  jest  na 

wysokociśnieniowy  separator  I

o

.  W  separatorze  I

o

  na  skutek  obniżenia  prędkości  i  zmiany 

kierunku  przepływu  gazu  następuje  wytrącanie  płynów  złożowych  i  zanieczyszczeń  stałych 
wynoszonych  z  odwiertu  podczas  eksploatacji.  Oddzielone  na  oddzielaczu  I

o

  płyny  złożowe 

są  odpuszczane  okresowo  poprzez  układ  spustowy.  Układ  spustowy  został  tak 
zaprojektowany,  aby  było  możliwe  kierowanie  ww.  płynów  do  kolektora  wody  złożowej. 
Płyny  te  będą  automatycznie  odpuszczane  przy  80%  wskazań  poziomowskazu,  natomiast 
automatyczne  odcięcie  spustu  nastąpi, gdy poziom  cieczy w  separatorze  spadnie  do  wartość 
20%  wskazania  poziomowskazu.  Cały  układ  spustowy  wody  złożowej,  łącznie  z  dolną 
częścią  separatora  jest  termicznie  izolowany.  Gaz  po  separacji  na  oddzielaczu 
wysokociśnieniowym kierowany jest poprzez wymiennik ciepła na redukcję gazu, a następnie 
na separator II

o

.  

 

Układ  składający  się  z  wymiennika  i  automatycznego  zaworu  redukcyjnego 

zaprojektowano  tak,  aby  otrzymać  wymagane  ciśnienie  kolektorowe  (ok.  7  MPa)  przy 
możliwie  najniższej  temperaturze  (4–6

o

C),  zapewniającej  proporcjonalne  do  niej  wytrącanie 

wilgoci  z  gazu  na  oddzielaczu  II

o

.  Oddzielacz  ten  wyłapuje  również  glikol  dozowany  do 

instalacji  w  celu  zabezpieczenia  przed  tworzeniem  się  hydratów.  Automatyczny  zawór 
redukcyjny,  oprócz  redukcji  gazu,  pełni  również  funkcję  zaworu  regulacyjnego 
utrzymującego wydobycie na zadanej wielkości.  
 

Na  oddzielaczu  II

o

  zastosowano  identyczny  układ  spustowy  jak  na  oddzielaczu 

wysokociśnieniowym,  umożliwiający  spust  płynów  na  kolektor  wody  złożowej  lub  na 
kolektor  glikolu  uwodnionego.  Płyny  te  będą  odpuszczane  tak  jak  na  separatorze 
I

o

 w granicach  od  80%  do  20%  wskazań  poziomowskazu  oraz  zostaną  zabezpieczone 

termicznie elektrycznymi taśmami grzewczymi. Płyny skierowane do kolektorów spustowych 
są  nimi  transportowane  na  OC  celem  magazynowania  lub  regeneracji.  Po  przejściu  przez 
separator  II

o

  gaz  ponownie  wpływa  na  wymiennik  gaz–gaz,  gdzie  schładza  strumień  gazu 

kierowany  na  zawór  redukcyjny.  Z  wymiennika  gaz  wpływa  na  pomiar,  a  następnie  do 
kolektora  zbiorczego,  którym  jest transportowany na  instalacje OC,  gdzie  podlega  procesom 
dalszego oczyszczania i uzdatniania. 
 

W  celu  zabezpieczenia  przed  tworzeniem  się  hydratów,  a  tym  samym  zapewnienia 

ciągłości pracy  instalacji, do gazu dozowany jest wodny roztwór glikolu – DEG–u (ok. 80% 
wag.). Glikol dozowany  jest również  za pomiarem gazu celem zapewnienia bezhydratowego 
transportu  ze  strefy  na  ośrodek  centralny.  DEG  do  instalacji  przyodwiertowych  dostarczany 
jest z OC kolektorem  glikolu  pod  ciśnieniem  ok. 400  kPa.  Z  kolektora  glikolu  inhibitor jest 
kierowany  na  układ  pomp  wtryskowych,  które  dozują  go  do  odpowiednich  punktów 
instalacji.  
 

Układ pomp  wtryskowych  składa  się  z pompy  wysokociśnieniowej,  dozującej  glikol  do 

punktów  instalacji  przed  zaworem  redukcyjnym  i  głowicy  odwiertu  oraz  pompy 
niskociśnieniowej dozującej glikol do instalacji za redukcją gazu.  
 

Dozowanie  metanolu  będzie  miało  miejsce  w  przypadkach  awaryjnych,  gdy  dozowany 

glikol okaże się niewystarczający do przeciwdziałania tworzeniu się hydratów.  

W instalacji przewidziano również króćce do podłączenia pieców grzewczych, które będą 

zabudowane  w  przypadku,  gdy  po  ustabilizowaniu  parametrów  eksploatacyjnych  odwiertu 
niskie temperatury gazu po redukcji uniemożliwią jego bezawaryjną eksploatację.  

 

 

Przy zagospodarowaniu stref odwiertów gazowych obecnie występuje dość duży stopień 

automatyzacji 

procesów 

technologicznych. 

Sterowanie 

oraz 

podgląd 

procesów 

technologicznych  odbywa  się  z  poziomu  Ośrodka  Centralnego.  System  automatycznego 
sterowania zapewnia między innymi: 

  pomiar parametrów eksploatacyjnych odwiertu (przepływ, ciśnienie, temperatura), 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

31 

  kontrolę  pracy  separatorów,  wymienników,  zaworów  redukcyjnych  (automatyczne 

odpuszczanie cieczy, sygnalizacja przekroczeń, zmiana otwarcia zaworu redukcyjnego), 

  archiwizowanie i raportowanie poszczególnych parametrów eksploatacyjnych odwiertu. 

 
 

Wprowadzenie  systemu  automatyki  wpływa  na polepszenie  warunków pracy  ludzi  przy 

eksploatacji  złoża.  Możliwość  bieżącego  podglądu  wartości  mierzonych  parametrów  i  stanu 
urządzeń,  sterowanie  automatyczne  lub  ręczne  z  dyspozytorni  oraz  generowanie  raportów, 
wpływają znacząco na zwiększenie bezpieczeństwa podczas eksploatacji złóż. 
 
Zagospodarowanie strefy przyodwiertowej ropnej 
 

Zagospodarowanie  napowierzchniowe  odwiertów  ropnych  podobnie  jak  w  przypadku 

gazowych, uzależnione jest od wielu czynników: sposobu zagospodarowania złoża, zasobów, 
wydajności  i  ilości  odwiertów,  rodzaju  płynu  wydobywanego  (zaw.  siarkowodór).  Poniżej 
przedstawiono schemat podstawowego sposobu uzbrojenia pojedynczego odwiertu ropnego.  

 

 

 

Rys. 20. Schemat uzbrojenia napowierzchniowego pojedynczego odwiertu ropnego  

 

 

Ropa  naftowa  z  gazem  kierowana  jest  z  głowicy  na  zwężkę  stałą,  na  której  następuje 

redukcja ciśnienia. Po redukcji ciśnienia strumień kierowany jest na separator gdzie następuje 
rozdział  na  dwie  fazy:  ropę  i  gaz.  Strumień  gazu  najczęściej  spalany  jest  na  świeczce 
natomiast ropa kierowane jest do zbiorników magazynowych. 
 
 

Przy  dużych  złożach,  gdzie  eksploatacja  odbywa  się  wieloma  odwiertami  z  dużymi 

wydajnościami,  strefy  przyodwiertowe  są  bardziej  rozbudowane.  Przykład  takiej  strefy 
przedstawiono na rysunku 21. 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

32 

 

  

Rys. 21. Schemat zautomatyzowanej strefy przyodwiertowej ropnej o dużej wydajności 

 

 

W  strefie  przyodwiertowej  płyn  złożowy  z  głowicy  eksploatacyjnej  kierowany  jest  na 

podgrzewacz  liniowy  gdzie  następuje  ogrzanie  strumienia.  Przy  głowicy  montowany  jest 
automatyczny zawór bezpieczeństwa, który zabezpiecza przed niekontrolowanym wypływem 
płynu złożowego (np. pęknięcie rurociągu). 
 

Podgrzewacz liniowy wyposażony jest w dwie wężownice. Pierwsza z nich ogrzewa płyn 

złożowy  przychodzący  pod  pełnym  ciśnieniem  głowicowym  (przykładowo  ok.  200–400  bar 
zależnie od odwiertu), które następnie redukowane jest przez zwężkę do ok. 70–80 bar. Dalej 
płyn złożowy kierowany  jest do drugiej wężownicy, gdzie podgrzewany jest do temperatury 
ok.  60

°

C  i  rurociągiem  przesyłany  jest  na  Ośrodek  Grupowy  (OG).  Druga  wężownica 

podgrzewacza  wyposażona  jest  w  zawór  bezpieczeństwa,  który  zabezpiecza  ją  przed 
nadmiernym  wzrostem  ciśnienia.  W  przypadku  otwarcia  tego  zaworu  następuje  zrzut  płynu 
złożowego  na  świeczkę,  gdzie  następuje  spalenie  gazu.  Przed  świeczką  montuje  się 
oddzielacz, który wyłapuje ciekłe węglowodory. 
 

Zespół  urządzeń  do  wtrysku  chemikaliów  składa  się  z  pomp  wtryskowych,  zbiorników 

magazynowych oraz niezbędnego orurowania.  Wtryskiwane chemikalia to metanol,  inhibitor 
korozji i płyn antyparafinowy.  
 

Każdy rurociąg przesyłowy płynu złożowego wyposażony został w zawór do nadawania 

tłoka,  by  umożliwić  tłokowanie  rurociągu  celem  usuwania  odłożonych  „korków”  cząstek 
stałych  lub  parafinowych.  W  niektórych  przypadkach,  na  strefach  ropnych,  montuje  się 
zestaw  do  wygrzewania  rur  wydobywczych  w  odwiercie.  W  tym  celu  montuje  się  pompę 
cyrkulacyjną oraz dodatkową wężownicę grzewczą w podgrzewaczu liniowym. 
 

Strefy  o  takiej  zabudowie  projektuje  się  bez  stałej  obsługi  załogi.  Sterowanie 

urządzeniami na strefie przyodwiertowej odbywa się z OC przez system komputerowy. 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

33 

4.3.1. Pytania sprawdzające 
 
 

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

 

1.  Jakie  elementy  wchodzą  w  skład  głównego  wyposażenia  wgłębnego  odwiertów 

samoczynnych? 

2.  Jakie  elementy  wchodzą  w  skład  głównego  wyposażenia  napowierzchniowego 

odwiertów samoczynnych?  

 

Elementy uzbrojenia wgłębnego odwiertu samoczynnego 
3.  Jakie jest zadanie rur okładzinowych w odwiertach eksploatacyjnych? 
4.  Z jakich kolumn składają się rury okładzinowe? 
5.  Od czego zależy ilość kolumn okładzinowych? 
6.  Jakie są zadania poszczególnych kolumn okładzinowych? 
7.  Jakie jest typowe wyposażenie zestawu wydobywczego – co wchodzi w jego skład i jakie 

są zadania poszczególnych elementów? 

8.  Do czego służą pakery oraz z jakich podstawowych części się składają? 
9.  Jakie znasz rodzaje pakerów ze względu na ich konstrukcję? 
10.  Jakie znasz rodzaje łączników posadowych? 
11.  Jak  powinien  być  wyposażony  odwiert,  w  którym  występuje  zwiększone  zagrożenie 

siarkowodorowe? 

12.  Do czego służy linia iniekcyjna? 

 

Elementy uzbrojenia napowierzchniowego odwiertu samoczynnego 
13.  Jakie są zadania wyposażenia napowierzchniowego odwiertów? 
14.  Co to jest i do czego służy głowica eksploatacyjna oraz jakie są rodzaje głowic? 
15.  Jakie znasz elementy technologiczne zlokalizowane przy odwiertach – do czego służą? 
16.  Od  jakich czynników zależy sposób zagospodarowania strefy  przyodwiertowej odwiertu 

gazowego? 

17.  Jakie  są  główne  elementy  wyposażenia  napowierzchniowego  pojedynczego  odwiertu 

gazowego? Jak przedstawia się ogólny schemat ich rozmieszczenia? 

18.  Jak  wygląda  uzbrojenie  odwiertu  gazowego  zagospodarowanego  w  promienistym 

systemie zbioru gazu? 

19.  Jakie  są  różnice  w  budowie  instalacji  napowierzchniowej  w  zależności  od  systemu  

zagospodarowania stref przyodwiertowych w systemie grzebieniowym i promienistym?  

20.  Od  jakich  czynników  zależy  sposób zagospodarowania  napowierzchniowego  odwiertów 

ropnych? 

21.  Co  wchodzi  w  skład  podstawowego  wyposażenia  napowierzchniowego  pojedynczego 

odwiertu ropnego? 

22.  Czym  różni  się  budowa  strefy  przyodwiertowej obsługującej  wiele odwiertów o dużych 

wydajnościach od strefy pojedynczego odwiertu ropnego? 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

34 

4.3.3. Ćwiczenia 
 

Ćwiczenie 1 
 

Określ,  co  przedstawia  poniższy  schemat  oraz  rozpoznaj  i  oznacz  jego  poszczególne 

elementy. 

 

 

Rysunek do ćwiczenia 1 

 
Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  zidentyfikować układ urządzeń przedstawionych na schemacie i podać jego nazwę, 
2)  zidentyfikować i nazwać poszczególne części układu, 
3)  opisać rysunek, 
4)  dokonać prezentacji wyników pracy. 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory do pisania,  

 

kserokopia załączonego schematu. 

 
Ćwiczenie 2 
 

Wykonaj  szkic  typowego  wyposażenia  zestawu  wydobywczego.  Wyszczególnij  jego 

elementy i objaśnij ich przeznaczenie. 
 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować przybory rysunkowe i arkusz papieru,  
2)  wykonać uproszczony schemat wyposażenia zestawu wydobywczego, 
3)  opisać przeznaczenie poszczególnych części, 
4)  dokonać prezentacji wyników pracy. 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

35 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

kartka A4, 

 

przybory do pisania, 

 

zeszyt. 

 
Ćwiczenie 3 
 

Wyjaśnij,  na  czym  polega  różnica  między  grzebieniowym  a  promienistym  sposobem 

zagospodarowania złoża. 
 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować przybory rysunkowe i arkusz papieru,  
2)  wykonać schematy zagospodarowania w systemie grzebieniowym i promienistym, 
3)  ustalić  i  zapisać  różnice  między  grzebieniowym  a  promienistym  sposobem 

zagospodarowania złoża, 

4)  dokonać prezentacji wyników pracy. 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

kartka A4, 

 

przybory do pisania. 

 
Ćwiczenie 4 

Rozpoznaj,  oznaczone  na  zamieszczonym schemacie, elementy  głowicy  eksploatacyjnej 

i opisz je.

 

 

Rysunek do ćwiczenia 4 

 
Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować przybory rysunkowe,  
2)  zidentyfikować i nazwać poszczególne części głowicy, 
3)  dokonać prezentacji wyników pracy. 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

36 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

kserokopia schematu głowicy, 

 

przybory do pisania. 

 
4.3.4. Sprawdzian postępów 
 

 

 

 

 

Czy potrafisz: 

 

Tak 

 

Nie 

1)  wymienić  główne  elementy  wchodzące  w  skład  wyposażenia 

wgłębnego i napowierzchniowego odwiertów samoczynnych? 

 

 

2)  naszkicować  i  scharakteryzować  uproszczony  schemat  uzbrojenia 

odwiertu samoczynnego? 

 

 

3)  wymienić,  jakie  rodzaje  kolumn  rur  okładzinowych  wchodzą  w  skład 

uzbrojenia  odwiertu,  od  czego  zależy  ich  ilość  i  jakie  są  zadania 
poszczególnych kolumn okładzinowych? 

 

 

4)  scharakteryzować  typowe  wyposażenie  zestawu  wydobywczego 

i scharakteryzować przeznaczenie poszczególnych elementów? 

 

 

5)  wyjaśnić, do czego służą pakery i wymienić ich rodzaje? 

 

 

6)  wymienić elementy wyposażenia wgłębnego stosowane w szczególnych 

warunkach? 

 

 

7)  scharakteryzować  zadania  napowierzchniowego  wyposażenia  odwiertu  

i jego główne elementy? 

 

 

8)  wyjaśnić,  do  czego  służy  głowica  eksploatacyjna  i  wymienić  kilka 

rodzajów głowic? 

 

 

9)  wymienić  i  scharakteryzować,  do  czego  służą elementy  technologiczne 

zlokalizowane przy odwiertach? 

 

 

10) wymienić  czynniki,  od  których  zależy sposób zagospodarowania  strefy 

przyodwiertowej odwiertu gazowego? 

 

 

11) wymienić 

główne 

elementy 

wyposażenia 

napowierzchniowego 

pojedynczego 

odwiertu 

gazowego 

odwiertu 

gazowego 

zagospodarowanego w promienistym systemie zbioru gazu? 

 

 

12) scharakteryzować  różnice  w  budowie  instalacji  napowierzchniowej  

w  zależności  od  systemu  zagospodarowania  stref  przyodwiertowych  
w systemie grzebieniowym i promienistym? 

 

 

13) wymienić  czynniki,  od  których  zależy  sposób  zagospodarowania 

napowierzchniowego odwiertów ropnych? 

 

 

14) scharakteryzować  elementy  wchodzące  w  skład  podstawowego 

wyposażenia  napowierzchniowego  pojedynczego  odwiertu  ropnego  
i określić różnice w budowie strefy przyodwiertowej obsługującej wiele 
odwiertów  o  dużych  wydajnościach  od  strefy  pojedynczego  odwiertu 
ropnego? 

 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

37 

4.4.  Regulacja  samoczynnego  wydobycia  ropy  naftowej  i  gazu 

ziemnego 

 
4.4.1. Materiał nauczania 
 

 

Każde  złoże  ropy  naftowej  zawiera  pewną  (większą  lub  mniejszą)  ilość  gazu. 

Samoczynny  wypływ  ropy  z  odwiertu  zachodzi  pod  wpływem  energii  rozprężającego  się 
gazu  –  temu  zjawisku  towarzyszy  równoczesne  odgazowanie  złoża,  co  jest  zjawiskiem 
niekorzystnym,  gdyż  gaz  jest  ważnym  czynnikiem  energetycznym  dla  eksploatacji 
samoczynnej. 
 

Racjonalne  wydobywanie  ropy  naftowej  i  gazu  ziemnego  ze  złoża  polega  na  ustaleniu 

optymalnej  wielkości  produkcji  dla  każdego  odwiertu.  Wartość  ta  powinna  uwzględniać 
charakter złoża, wymagania techniczne oraz ekonomiczne. Praktycznym wskaźnikiem energii 
eksploatowanego  złoża  jest  ciśnienie  złożowe,  natomiast  wykładnik  gazowy  pozwala  na 
kontrolowanie poprawności wyboru sposobu eksploatacji odwiertu. 
 

Z  chwilą  nawiercenia  złoża  bada  się  warunki  eksploatacji  i  ustala  metodę  wydobycia 

płynów  dla  każdego  z  odwiertów  w  taki  sposób,  aby  maksymalnie  wykorzystać  zasoby. 
Tak ustalona wielkość wydobycia  z odwiertu przeważnie  jest  mniejsza od  jego  maksymalnej 
zdolności  produkcyjnej,  niemniej  jednak  ekonomiczna  gospodarka  złożem  (ciśnieniem 
złożowym) prowadzi do uzyskania większych współczynników sczerpania.  
 

Pomiary  parametrów  złożowych  w  warunkach  statycznych  (ciśnienie  złożowe,  rozkład 

ciśnień statycznych  i temperatur w odwiercie) wykonywane  są przeważnie w cyklu rocznym 
tak,  aby  na  podstawie  ich  wyników  aktualizować  ustalenia  dotyczące  sposobu  eksploatacji 
każdego  odwiertu  (w  przypadku  odwiertów  eksploatowanych  samoczynnie  może  być  to 
eksploatacja  ciągła  lub  okresowa)  i  wielkości  wydobycia  (wydajność,  maksymalne 
dopuszczalne zasolenie i inne). 
 

Regulacje  samoczynnego  wydobycia  ropy  naftowej  i  gazu  ziemnego  przeprowadza  się 

przy  użyciu  zwężek  redukcyjnych.  Zwężki  dzielą  się  na  stałe  lub  regulacyjne  (z  napędem 
ręcznym lub mechanicznym). Stosowane są w celu uzyskania optymalnego wydobycia płynu 
złożowego  z  odwiertu.  Na  rysunkach  22  oraz  23  przedstawiono  przykład  zwężki  stałej  oraz 
regulacyjnej – ręcznej. 

 

 
Rys. 22.
   Zwężka napowierzchniowa stała z wymiennym korkiem dławiącym: 1 – nakrętka dociskająca korek, 

2 – obsada zwężki, 3 – zwężka zbieżna [10, s. 313] 

 
 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

38 

 

Rys. 23.   Zwężka  napowierzchniowa  nastawna  –  ręczna:  1  –  obsada  zwężki,  2  –  rurka,  3  –  odcinek  zbieżny,  

4 – siedzenie odcinka, 5 – wskazówka pokazująca wielkość zwężenia, 6 – podziałka [10, s. 313] 

 

Najczęściej  stosowane  są  zwężki  o  średnicy  od  3  do  15  mm  lub  wg  normy  API: 

4/64”…..64/64”. 
 

W  nowych  kopalniach  przy  zbiorczym  systemie  zagospodarowania  złoża,  stosowane  są 

zwężki regulacyjne z napędem pneumatycznym lub hydraulicznym sterowane poprzez system 
komputerowy.  Przykład  takiej  zwężki,  w  której  wykorzystuje  się  dwa  dyski  obracające  się 
względem siebie, przedstawiono na rysunku 24.  
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys. 24. Zwężka regulacyjna z napędem pneumatycznym lub hydraulicznym [16]

 

 

Zwężki montowane są najczęściej pomiędzy głowicą a separatorem wstępnym.  
W  niektórych przypadkach stosowane są zwężki  wgłębne, które zapinane są  na spodzie 

odwiertu.  Zaletami  takiego  rozwiązania  jest  lepsze  wykorzystanie  energii  złoża,  obniżenie 
ciśnienia głowicowego oraz uniknięcie tworzenia się hydratów w rurach wydobywczych.  

Dobór  średnicy  zwężki  przy  eksploatacji  ropy  naftowej  przeprowadza  się  przeważnie 

w sposób doświadczalny poprzez wydobycie ropy na zwężkach o różnych średnicach. 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

39 

Dostępne  wzory  są  dość  skomplikowane,  gdyż  muszą  określać  przepływ  trójfazowy 

(ropa–woda–gaz) zmienny w czasie. Po analizie uzyskanych wyników podejmuje się decyzję 
o wyborze  zwężki,  która  zapewnia  osiągnięcie  optymalnych  parametrów  eksploatacyjnych 
odwiertu. 
 

W  przypadku  odwiertów  ropnych,  ważnym  parametrem,  który  należy  monitorować  jest 

wykładnik gazowy (WG – stosunek objętości gazu wypływającego z ropą do masy wydobytej 
ropy  wyrażany  jednostką  [m

3

/tonę]).  Im  WG  jest  większy,  tym  wcześniej  nastąpi 

odgazowanie złoża, a więc zanik eksploatacji samoczynnej. 
 

Wielkość  wykładnika  gazowego  możemy  również  regulować  wykonując  w  odwiercie 

takie prace jak: 

 

obniżenie rurek wydobywczych, 

 

zamknięcie górnej części horyzontu roponośnego. 
W  przypadku  eksploatacji  złoża  wieloma  odwiertami  w  celu  opóźnienia  zjawiska 

odgazowania  można  zastosować  produkcję  selektywną,  polegającą  na  eksploatacji  najpierw 
tych odwiertów na złożu, które charakteryzują się najmniejszym WG.  

 

4.4.2. Pytania sprawdzające 

 

 

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 

1.  Co jest głównym czynnikiem energetycznym samoczynnego wypływu ropy z odwiertu? 
2.  Na czym polega racjonalna eksploatacja złoża? 
3.  Jakie  znasz  dwa  główne  parametry  będące wskaźnikiem  energii  złoża  oraz poprawności 

doboru  metody  eksploatacji?  Która  z  tych  wielkości  jest  wielkością  wyliczaną  a  która 
mierzoną? 

4.  Jak często i w jakim celu wykonujemy pomiary złożowe w warunkach statycznych? 
5.  Jakie  urządzenie  służy  do  regulacji  samoczynnego  wydobycia  ropy  naftowej  i  gazu 

ziemnego? 

6.  Jakie znasz rodzaje zwężek redukcyjnych? 
7.  Jakie  zwężki  stosuje  się  obecnie  przy  zbiorczym  systemie  zagospodarowania  nowych 

złóż? 

8.  Gdzie najczęściej montuje się zwężki? 
9.  Co to są zwężki wgłębne? 
10.  W jaki sposób dobiera się optymalną średnicę zwężki? 
11.  Jaki  parametr  i  dlaczego  należy  monitorować  w  czasie  eksploatacji  samoczynnej 

odwiertu ropnego? Od jakich wielkości jest ten parametr zależny? 

12.  Jakie działania można podjąć w celu zmniejszenia wielkości wykładnika gazowego? 
 

4.4.3. Ćwiczenia 

 
Ćwiczenie 1 
 

Naszkicuj  i  objaśnij  schematy  zwężki  napowierzchniowej  stałej  i  nastawnej. 

Scharakteryzuj różnice w ich budowie. Wyjaśnij, gdzie są zazwyczaj montowane.

 

 
 

Sposób wykonania ćwiczenia 

 
 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować przybory rysunkowe i arkusz papieru,  
2)  wykonać  schemat  zwężki  napowierzchniowej  stałej  oraz  zwężki  napowierzchniowej 

nastawnej, 

3)  scharakteryzować główne elementy schematów, 
4)  dokonać prezentacji wyników pracy. 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

40 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

kartka A4, 

 

przybory do pisania. 

 

Ćwiczenie 2  

W  tabeli  umieszczono  wartości  miesięcznego  wydobycia  ropy  naftowej  i  gazu  ziemnego 

raportowane z odwiertu O-1 w pierwszym kwartale 2007 roku. Na podstawie tych wyników 
oblicz wielkość wykładnika gazowego. Przelicz wartości WG na jednostkę m

3

/m

3

 przyjmując 

gęstość  ropy  naftowej  810  kg/m

3

.  Wynik  podaj  z  dokładnością  do  jednego  miejsca  po 

przecinku. 

 

Miesiąc 

Wydobycie 

ropy naftowej 

[tony] 

Wydobycie 

gazu ziemnego 

[tys.m

3

WG 

 

[m

3

/tonę] 

WG 

 

[m

3

/m

3

styczeń’2007 

128 

13,445 

 

 

luty’2007 

112 

11,428 

 

 

marzec’2007 

135 

14,311 

 

 

 
Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  zdefiniować pojęcie wykładnika gazowego, 
2)  zdefiniować gęstość, 
3)  obliczyć  wykładniki  gazowe  w  poszczególnych  miesiącach  (w  m

3

/tonę),  pamiętając 

o zamianie jednostek,  

4)  przeliczyć wielkości WG na jednostkę m

3

/m

3

, pamiętając o zamianie jednostek,  

5)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

kserokopia tabeli,  

 

kartka brudnopisu, 

 

kalkulator, 

 

przybory do pisania, 

 

zeszyt. 

 

4.4.4. Sprawdzian postępów 

 
Czy potrafisz: 

 

Tak 

 

Nie 

1)  podać,  jaki  jest  główny  czynnik  energetyczny  samoczynnego  wypływu 

ropy z odwiertu? 

 

 

 

 

2)  objaśnić, na czym polega racjonalna eksploatacja złoża? 

 

 

3)  wymienić  dwa  główne  parametry  będące  wskaźnikiem  energii  złoża 

oraz poprawności doboru metody eksploatacji? 

 

 

 

 

4)  wymienić, jakie pomiary statyczne i w jakim celu wykonujemy na złożu 

ropy naftowej i gazu ziemnego? 

 

 

 

 

5)  wyjaśnić, co to jest i do czego służy zwężka redukcyjna? 

 

 

6)  wymienić rodzaje zwężek redukcyjnych?  

 

 

7)  wymienić, gdzie montuje się zwężki? 

 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

41 

8)  wyjaśnić, co to jest zwężka wgłębna? 

 

 

9)  wyjaśnić sposób doboru średnicy zwężki? 

 

 

10) wyjaśnić,  od  jakich  wielkości  jest  zależny  parametr,  który  należy 

monitorować  w  czasie  eksploatacji  samoczynnej,  na  co  wskazuje  jego 
wielkość?  

 
 

 

 
 

 

 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

42 

4.5.   Wstępne  oczyszczanie  ropy  naftowej  i  gazu  ziemnego 

w oddzielaczach 

 
4.5.1. Materiał nauczania 
 

 

Po  wydobyciu  płynu  złożowego  na  powierzchnię  następuje  w  większości  przypadków 

zredukowanie ciśnienia oraz skierowanie strumienia na urządzenia technologiczne, w których 
następuje rozdział na poszczególne fazy. Proces ten przebiega na wstępnych oddzielaczach.  
 

Zadaniem separatora (oddzielacza) jest oddzielenie od cieczy gazu i części stałych. 
Używane są separatory:  

 

dwufazowe (rozdzielenie na fazę ciekłą i gazową), 

 

trójfazowe (rozdzielenie na fazę gazową i dwie fazy ciekłe: ropę naftowa i wodę).  
Pod względem konstrukcyjnym dzielimy je na: 

 

pionowe,  

 

poziome, 

 

kuliste.  

 

Rys. 25.   Typy  i  zasada  pracy  separatorów  grawitacyjnych:  a)  separator  poziomy,  b)  separator  pionowy, 

c) separator kulisty. Strefy: 1 – wlotowa (wstępna separacja), 2 – osadzania kropel cieczy, 3 – główna 
separacyjna,  4 – zbioru oddzielonej cieczy, 5 – wylot gazu, 6 – odprowadzenie cieczy [9, s. 163] 

 

Pod względem sił działających w czasie separacji rozróżniamy separatory: 

 

grawitacyjne, 

 

odśrodkowe. 

 

Pionowe  separatory  stosowane  są  do  mniejszych  wydatków  ropy  naftowej  z  gazem, 

natomiast poziome mają zastosowanie przy dużych przepływach. Separatory kuliste używane 
są  również  do  dużych  przepływów  strumieni  gazu  oraz  charakteryzują  się  stosunkowo 
najmniejszym zużyciem metalu na budowę aparatu.  

Bez  względu  na  rodzaj  czy  konstrukcję  oddzielacze  zbudowane  są  z  następujących 

głównych  sekcji:  właściwego  oddzielania,  osadnika  części  stałych,  gromadzenia  i  odbioru 
cieczy  oraz  elementu  wyłapującego  krople  cieczy  unoszonej  wraz  z  gazem  (łapacz  kropel). 
Na  rysunku  26  przedstawiono  schematycznie  rozdział  faz  w  separatorze  3–fazowym,  a  na 
rysunkach 27 i 28 przykład separatora dwufazowego stojącego i leżącego. 
 

 

 
 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

43 

 

 

 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys. 26. Rozdział faz w separatorze 3–fazowym  

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys. 27. Separator dwufazowy leżący [5, s.6]. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 

Rys. 28. Separator dwufazowy stojący [5, s.4] 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

44 

4.5.2. Pytania sprawdzające 

 

 

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 

1.  Jaki proces przebiega w oddzielaczach? 
2.  Jakie znasz rodzaje oddzielaczy w zależności od: 

 

ilości rozdzielanych faz? 

 

konstrukcji? 

 

sił działających w czasie separacji? 

3.  Jakie główne sekcje wchodzą w skład oddzielaczy? 
 

4.5.3. Ćwiczenia 

 
Ćwiczenie 1 
 

Opisz rozdział faz w separatorze 3-fazowym. Wykonaj schemat separatora. 

 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować przybory rysunkowe i arkusz papieru, 
2)  wykonać uproszczony schemat separatora 3-fazowego, 
3)  oznaczyć na schemacie poszczególne fazy, 
4)  zaznaczyć kierunki przepływu faz, 
5)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 

 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory rysunkowe: linijka, ołówek gumka, 

 

kartka papieru A4, 

 

zeszyt przedmiotowy. 

 

4.5.4. Sprawdzian postępów 
 

 

 

 

 

Czy potrafisz: 

 

Tak 

 

Nie 

1)  określić zastosowanie oddzielaczy? 

 

 

2)  wymienić, jakie są rodzaje i kryteria podziału oddzielaczy? 

 

 

3)  naszkicować i scharakteryzować ogólny schemat budowy oddzielacza? 

 

 

 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

45 

4.6.    Obsługa odwiertu samoczynnego 

 
4.6.1.   Materiał nauczania 
 

 

Pierwszym  elementem  wyposażenia  napowierzchniowego  odwiertu  jest  głowica 

eksploatacyjna.  W  zależności  od  wielkości  pierwotnego  ciśnienia  złożowego  odwiert 
wyposaża  się  w  głowicę  do  niskich  lub  wysokich  ciśnień  (patrz  rozdział  4.3.:  uzbrojenie 
napowierzchniowe i wgłębne odwiertu samoczynnego). 
 

Jednym  z  zadań  głowicy  eksploatacyjnej  jest  umożliwienie  kontrolowanego  przepływu 

płynu  złożowego  w  kierunku  kopalni.  Uruchomienie  przepływu  płynu  następuje  po 
odpowiednim,  kolejnym  otwarciu  zasuw.  Głowica  wyposażona  jest  w  manometry,  które 
wskazują  ciśnienie  w  rurach  wydobywczych  (manometr  umieszczony  na  pionie  głowicy) 
i ciśnienie w przestrzeni międzyrurowej (manometr w dolnej części głowicy). 

W trakcie prowadzenia normalnego ruchu do kontrolnych czynności obsługi należy: 

 

kontrola ciśnienia głowicowego (raz na dobę),  

 

kontrola szczelności połączeń kołnierzowych i zasuw (przynajmniej raz w tygodniu). 
Wyniki  kontroli  należy  odnotowywać  w  książce  kontroli  odwiertu.  Do  obowiązków 

obsługi zalicza się też utrzymanie w stanie sprawności technicznej instalacji,  narzędzi, ubrań 
ochronnych,  detektora  H

2

S  i  aparatu  ucieczkowego  (jeżeli  są  na  wyposażeniu  pracownika) 

i utrzymanie należytego porządku wewnątrz ogrodzenia odwiertu i wokół niego (1 m). 
 

W przypadku awarii mogącej zagrozić zdrowiu lub życiu obsługi lub mającej negatywny 

wpływ  na  środowisko,  jeżeli  nie  jest  możliwa  eliminacja  ww.  zagrożeń  poprzez  zamknięcie 
zasuw  roboczych,  należy  zatrzymać  eksploatację  odwiertu  przez  zamknięcie  zasuwy 
awaryjnej.  Należy  równocześnie  ostrzec  o  zagrożeniu  pozostałych  pracowników 
i niezwłocznie powiadomić o zaistniałej sytuacji osobę kierownictwa lub dozoru. 
 

Osoby  zajmujące  się  eksploatacją  odwiertów:  obsługą  głowic  i  urządzeń 

przyodwiertowych powinny posiadać odpowiednie świadectwo kwalifikacji. 
Szczegółowe  zasady  postępowania  w  czasie  normalnej  pracy  odwiertu  oraz  w  sytuacjach 
awaryjnych  określają  instrukcje  wewnętrzne  obsługi,  z  którymi  każdy  z  pracowników  musi 
zostać zapoznany. 
 

4.6.2. Pytania sprawdzające 

 

 

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 

1.  Jakie parametry są mierzone na głowicy odwiertu? 
2.  Jakie czynności kontrolne obsługi odwiertu wykonywane  są przy głowicy odwiertu oraz 

gdzie odnotowywane są wyniki kontroli? 

3.  Jakie obowiązki spoczywają na pracownikach obsługi odwiertu? 
4.  Kiedy można zatrzymać eksploatację odwiertu? 
5.  Jakie czynności należy podjąć po awaryjnym zatrzymaniu odwiertu? 
6.  Jakie dokumenty powinien posiadać i z jakimi musi się zapoznać pracownik obsługi? 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

46 

4.6.3. Ćwiczenia 
 

Ćwiczenie 1 
 

W strefie przyodwiertowej odwiertu eksploatującego ropę naftową, na którym występuje 

zagrożenie siarkowodorowe, obsługa zaobserwowała podwyższone wskazanie detektora H

2

S. 

Przedstaw kolejność działań, jakie należy podjąć w tej sytuacji. Korzystając z Rozporządzenie 
Ministra Spraw Wewnętrznych  i  Administracji w  sprawie zagrożeń naturalnych w zakładach 
górniczych (Dz.U.  Nr  94,  poz.  841  z  2002 roku, z  późn. zm.), wymień  kategorie  zagrożenia 
siarkowodorowego. 
 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować stanowisko pracy, 
2)  przypomnieć,  w  jaki  sprzęt  powinien  być  wyposażony  pracownik  obsługi  odwiertu 

zaliczanego do I lub II kategorii zagrożenia siarkowodorowego, 

3)  wypunktować kolejne czynności obowiązujące w czasie zagrożenia siarkowodorowego, 
4)  wypisać kategorie zagrożenia siarkowodorowego, 
5)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory piśmiennicze, 

 

kartka papieru A4, 

 

Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 14 czerwca 2002 r. 

w sprawie zagrożeń naturalnych w zakładach górniczych, 

 

zeszyt. 

 

4.6.4. Sprawdzian postępów 
 

 

 

 

 

Czy potrafisz: 

 

Tak 

 

Nie 

1)  wymienić  wielkości  (parametry),  które  są  mierzone  na  głowicy 

odwiertu? 

 

 

2)  wymienić,  jakie  czynności  kontrolne  wykonywane  są  przy  głowicy 

odwiertu oraz gdzie należy notować wynik kontroli? 

 

 

3)  wymienić obowiązki należące do obsługi odwiertu w czasie normalnego 

trybu pracy? 

 

 

4)  ocenić, kiedy  można zatrzymać eksploatację odwiertu i  jakie  czynności 

obowiązują pracownika po awaryjnym zatrzymaniu? 

 

 

5)  wymienić  dokumenty,  jakie  powinien  znać pracownik  obsługi  oraz  kto 

może pracować przy obsłudze odwiertów? 

 

 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

47 

4.7.   Zaburzenia samoczynnego wypływu i awarie na odwiercie 

samoczynnym 

 
4.7.1. Materiał nauczania 

 

W  odwiertach,  zarówno  ropnych  jak  i  gazowych,  w  czasie  ich  eksploatacji  może 

zachodzić szereg niekorzystnych zjawisk, które mogą zaburzać proces eksploatacji. 

Najczęściej należą do nich: 

 
a)  zjawiska występujące głównie w odwiertach ropnych: 

  parafinowanie  –  powstawanie  osadów  parafinowych  w  rurach  wydobywczych 

i urządzeniach 

napowierzchniowych 

jest 

dość 

powszechnym 

zjawiskiem. 

Spowodowane to jest tym, że ropy eksploatowane w naszym kraju zawierają znaczne 
ilości  parafiny  (do  10  %  wag).  Osady  parafinowe  wytrącając  się  w  rurkach 
wydobywczych  są  przyczyną  zmniejszenia  wydajności  odwiertu,  a  nawet  całkowitej 
utraty  drożności  rur  wydobywczych.  Aby  wyeliminować  to  zjawisko  stosowane  są 
dwie  metody:  termiczna  lub  chemiczna.  W  przypadku  zastosowania  metody 
termicznej,  jak  zostało  już  wcześniej  wspomniane,  zapuszcza  się  do  odwiertu 
dodatkową  kolumnę  rur  grzewczych.  Zadaniem  ich  jest  wygrzewanie  kolumny  rur 
wydobywczych  poprzez  cyrkulację  cieczy  podgrzanej  do  odpowiedniej  temperatury. 
W  przypadku  zastosowania  metody  chemicznej  stosujemy  dozowanie  inhibitorów 
parafin  (zapobiegających  wytrącaniu  się  osadów  w  rurach  wydobywczych 
i rurociągach) na spód odwiertu przez kolumnę rurek iniekcyjnych lub na powierzchni 
do ropociągu przesyłającego płyn złożowy do Ośrodka Centralnego. 

  wysokie  zasolenie  –  przy  wydobyciu  ropy  naftowej  pojawiają  się,  w  trakcie 

eksploatacji,  związki  chemiczne  zawierające  chlor.  Najczęściej  są  to:  chlorek  sodu 
NaCl,  magnezu  MgCl

2,

  potasu  KCl  i wapnia  CaCl

2

. Występują  najczęściej  w  wodzie 

złożowej  w  postaci  krystalicznej.  Zawartość  chlorków  jest  wskaźnikiem  procesów, 
jakie zachodzą podczas eksploatacji złoża. Zwiększona ich obecność powoduje jednak 
poważne  problemy  techniczne  związane  z  tworzeniem  się  osadów  blokujących 
przepływ  płynu  złożowego  w  czasie  jego  wydobycia.  Przy  dużych  zawartościach 
chlorków  powyżej  2000  mg/l,  dochodzi  często  do  całkowitego  zatkania  rur 
wydobywczych. 

  występowanie  asfaltenów  –  asfalteny  to  frakcja  ropy  naftowej  w  postaci 

węglowodorów  aromatycznych  osadzających  się  w  rurach  wydobywczych  oraz 
wyposażeniu  napowierzchniowym.  Utrudniają  one  przepływ  ropy  w  systemie 
wydobywczym, poczynając od wgłębnej strefy przyodwiertowej. Występują w postaci 
lepkich  i  kleistych  wytrąceń  o  barwie  brązowej  lub  czarnej.  Dominującymi 
węglowodorami są aromaty C

50

 – C

100

.  

 
b)  zjawiska występujące głównie w odwiertach gazowych: 

  hydraty  –  powstają  podczas  eksploatacji  głębokich  złóż  gazu  ziemnego,  zwłaszcza 

tych, które zawierają siarkowodór. Powodują ograniczenie wydobycia, a w niektórych 
przypadkach,  całkowite  zatkanie  rur  wydobywczych.  Szczegółowe  informacje  na 
temat powstawania oraz zwalczania hydratów zostały przedstawione w rozdziale 4.11.  

  piaszczenie  –  występuje  podczas  eksploatacji  słabo  scementowanych  kolektorów 

złożowych  powodując  wiele  komplikacji  przy  wydobywaniu  ropy  naftowej  i  gazu 
ziemnego.  W  zależności  od  skali  występowania  tego  zjawiska  spotykamy  się 
z następującymi problemami: 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

48 

  ograniczenie zdolności wydobywczych odwiertu, 

  utrata drożności rur wydobywczych, 

  abrazyjne niszczenie wyposażenia wgłębnego oraz napowierzchniowego odwiertu, 

  stożki wodne – powstawanie stożków wodnych, lub tzw. języków wodnych prowadzi 

w  konsekwencji  do  zawodnienia  odwiertu.  Tworzenie  się  stożków  zależy  od  takich 
parametrów  jak:  różnica  ciśnień  złożowego  i  dennego,  stosunek  przepuszczalności 
poziomej  i  pionowej  oraz  odległość  od  dna  odwiertu  lub  miejsca  perforacji  rur 
eksploatacyjnych  od  konturu  wody  złożowej.  Ponieważ  tak  naprawdę  możemy 
wpływać  jedynie  na  pierwszy  z  tych  czynników,  jest  on  jednym  z  najważniejszych 
parametrów,  jakie  są  brane  pod  uwagę  przy  ustalaniu  dozwolonego  wydobycia 
z odwiertu.  Wtedy,  oprócz  dozwolonej  wydajności,  ustala  się  również  dopuszczalną 
depresję ciśnienia. 

 
 

Jeżeli się nie zapobiegnie wyżej wymienionym zjawiskom odpowiednio wcześnie, wtedy 

może  dojść    do  awarii  polegającej  na  utracie  drożności  rur  wydobywczych  lub  instalacji 
napowierzchniowych.  Powoduje  to  wstrzymanie  wydobycia  i  konieczność  przeprowadzenia 
kosztownych  operacji  udrażniania  rur  wydobywczych,  ropociągu  lub  gazociągu.  Prace  tego 
typu wykonywane są w odwiercie przy użyciu wyciągu linowego bądź też z wykorzystaniem 
urządzenia  coiled  tubing.  W  przypadku,  gdy  wydobywany  płyn  złożowy  zawiera  w  sobie 
siarkowodór,  prace  te  są  bardzo  niebezpieczne,  zarówno  dla  środowiska  naturalnego  jak 
i zdrowia oraz życia pracowników zakładu górniczego. 
 

Następną  przyczyną  dość  częstych  awarii  na  odwiertach  jest  korozja.  Powoduje  ona 

uszkodzenie elementów zestawu wydobywczego, a zwłaszcza rur wydobywczych. 
 

W przypadku  odwiertów  pakerowych  korozja  rur  powoduje  ucieczkę  płynu 

nadpakerowego  i przedostanie  się  agresywnego  płynu  złożowego  (z  zawartością  CO

2

,  H

2

S) 

do  przestrzeni  nadpakerowej,  stwarzając  bardzo  duże  niebezpieczeństwo  dla  środowiska.  W 
celu  przywrócenia  pełnej  sprawności  takich  odwiertów  przeprowadza  się  rekonstrukcję 
odwiertu, podczas której wymienia się zestaw wydobywczy.  
 

Innymi  przyczynami  awarii  na  odwiertach  jest  pojawienie  się  wszelkiego  rodzaju 

nieszczelności  na  głowicy  eksploatacyjnej,  co  stwarza  bardzo  duże  zagrożenie  zarówno  dla 
środowiska, jak i obsługi odwiertu. 
 

4.7.2. Pytania sprawdzające 

 

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 

1.  Jakie zjawiska powodują zaburzenia w eksploatacji odwiertów ropnych oraz na czym one 

polegają? 

2.  Jakie zjawiska powodują zaburzenia w eksploatacji odwiertów gazowych?  
3.  Jakie awarie  mogą wystąpić w czasie eksploatacji samoczynnej odwiertów i  jakie są  ich 

najczęstsze przyczyny? 

4.  Jak  można  zapobiegać  niekorzystnym  zjawiskom  i  awariom  w  odwiertach 

samoczynnych? 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

49 

4.7.3. Ćwiczenia 
 

Ćwiczenie 1 
 

Sporządź  odręcznie  schemat  blokowy,  na  podstawie  którego  zaprezentujesz  zjawiska, 

które  niekorzystnie  wpływają  na  eksploatację  samoczynną  odwiertu.  Schemat  wykonaj 
w rozbiciu na odwierty ropne i gazowe oraz wymień awarie, jakich mogą być powodem. 

Na podstawie  wykonanego  schematu  dokonaj  prezentacji  opisanych  zjawisk  omawiając 

je szczegółowo.  
 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować przybory rysunkowe i arkusz papieru, 
2)  przypomnieć sobie zjawiska, które mogą zaburzyć pracę odwiertu samoczynnego, 
3)  rozplanować rozmieszczenie bloków diagramu, 
4)  nanieść informacje na diagram nty, 
5)  zaprezentować wyniki swojej pracy, charakteryzując szerzej narysowany schemat. 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory rysunkowe: linijka, ołówek gumka, 

 

kartka papieru A4, 

 

zeszyt. 

 
4.7.4. Sprawdzian postępów 

 

Czy potrafisz: 

 

Tak 

 

Nie 

1)  wymienić  przyczyny  zaburzeń,  jakie  mogą  wystąpić  w  czasie 

eksploatacji samoczynnej odwiertu ropnego i gazowego? 

 

 

 

 

2)  wyjaśnić przyczyny  i  mechanizm powstawania zaburzeń w eksploatacji 

samoczynnej? 

 

 

 

 

3)  wymienić awarie, jakie najczęściej mogą zaistnieć w czasie eksploatacji 

samoczynnej oraz podać ich przyczyny i skutki? 

 

 

 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

50 

4.8.    Wydobywanie ropy przy użyciu gazodźwigu 
 

4.8.1.   Materiał nauczania 
 

 

Gazodźwigiem  nazywamy  urządzenie  wydobywcze,  w  którym  wykorzystywana  jest 

energia  rozprężającego  się  gazu  dostarczanego  z  zewnątrz  w  celu  wykonania  pracy 
wydźwignięcia  ropy  ze  spodu  odwiertu  na  powierzchnię.  Medium  do  wykonania  tej  pracy 
może  być  sprężone  powietrze  lub  gaz  ziemny.  W  przypadku  zastosowania  gazu  ziemnego, 
jeżeli  jest  taka  możliwość,  wykorzystuje  się  w  tym  celu  sąsiadujące  złoże  gazowe 
o odpowiednio  wysokim  ciśnieniu.  W  przypadku  braku  takiej  możliwości  buduje  się  w  tym 
celu zestaw sprężarkowy.  

Główne zalety gazodźwigu to: 

 

uzyskanie dużych wydajności wypływu ropy z głębokich odwiertów, 

 

możliwość instalowania w odwiertach skrzywionych, 

 

mała ilość ruchomych elementów w wyposażeniu wgłębnym, 

 

łatwość wykonania remontów i przeglądów, gdyż większość wyposażenia znajduje się na 
powierzchni ziemi.  

 

Do głównych wad gazodźwigu możemy zaliczyć: 

 

tworzenie się stabilnych emulsji ropa–woda, 

 

zwiększona korozyjność wyposażenia wgłębnego, 

 

wysoki koszt budowy instalacji, 

 

wydzielanie intensywne parafiny i asfaltenów w rurkach wydobywczych. 
 

 

Pod względem budowy instalacje gazodźwigowe możemy podzielić na dwa podstawowe 

typy (rys. 29): 

 

jednokolumnowe (do odwiertu zapuszczona jest jedna kolumna rur wydobywczych), 

 

dwukolumnowe  (do odwiertu  zapuszczone  są  dwie  kolumny  rur  wydobywczych  – obok 
siebie lub współśrodkowo). 

 

Praca  gazodźwigu  wymaga  doprowadzenia  sprężonego  medium  roboczego  do  dolnego 

końca rur wydobywczych w celu zgazowania słupa ropy. 
 

Ze  względu  na  sposób  doprowadzenia  medium  roboczego  gazodźwigi  (zarówno  jedno, 

jak i dwukolumnowe) dzielimy w dalszej kolejności na centralne i pierścieniowe. 
 

W  gazodźwigach  centralnych  medium  robocze  tłoczone  jest  wewnętrznymi  rurami 

wydobywczymi,  natomiast  nagazowana  ropa  naftowa  przepływa  do  głowicy  odwiertu 
przestrzenią  pierścieniową  między  rurami  wydobywczymi  (gazodźwig  dwukolumnowy)  lub 
przestrzenią między rurami wydobywczymi a okładzinowymi (gazodźwig jednokolumnowy).  

W  gazodźwigu  o  systemie  pierścieniowym  medium  robocze  tłoczone  jest  przestrzenią 

pierścieniową  między  rurami  wydobywczymi  (gazodźwig  dwukolumnowy)  lub  przestrzenią 
między  rurami  wydobywczymi  a  okładzinowymi  (gazodźwig  jednokolumnowy),  natomiast 
nagazowana ropa naftowa wypływa rurami wydobywczymi. 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

51 

 

Rys. 29.   Schematy 

konstrukcji 

gazodźwigów: 

– 

gazodźwig 

jednokolumnowy 

centralny,  

b  –  gazodźwig  jednokolumnowy  pierścieniowy,  c  –  gazodźwig  dwukolumnowy  centralny,  
d – gazodźwig dwukolumnowy pierścieniowy [7, s.239] 

 

 

Zapoczątkowanie  wydobycia  ropy  z  odwiertu  za  pomocą  gazodźwigu  nosi  nazwę 

rozruchu  gazodźwigu,  zaś  niezbędne  do  tego  celu  ciśnienie  medium  roboczego  nazywamy 
ciśnieniem rozruchowym P

RO

 

Podczas  wydobycia  ropy  z  odwiertu  gazodźwigiem  mamy  do  czynienia  z  dwoma 

ciśnieniami.  Jest  to  ciśnienie  rozruchowe  (P

RO

)  oraz  ciśnienie  robocze  (P

R

).  Na  rysunku  30 

przedstawiono wykres zmian ciśnień podczas rozruchu gazodźwigu.  

 

 

Rys. 30.   Zależność między  ciśnieniem zatłaczanego gazu i czasem przy rozruchu gazodźwigu przez kolumnę 

rur wydobywczych (bez uwzględniania ciśnienia złożowego gazu ziemnego): 1 – początek zatłaczania 
gazu w przestrzeni pozarurowej, 2 – przepływ gazu w pobliżu buta kolumny rur wydobywczych (gaz 
zaczyna podnosić się w kolumnie rur wydobywczych i ciśnienie od punktu 2 do punktu 3 wzrasta nie 
tak szybko jak w zakresie krzywej od punktu 1 do punktu 2), 3 – ciecz osiągnęła powierzchnię ujścia 
odwiertu  (wielkość  ciśnienia  rozruchu  gazodźwigu),  4  –  ropa  naftowa  nagromadzona  na  spodzie 
odwiertu wytłoczona z odwiertu na powierzchnię terenu, zaś z poziomu produktywnego dopływa do 
odwiertu  niedostateczna  objętość  ropy  naftowej,  aby  osiągnąć  poziom  dynamiczny  w  rurach 
wydobywczych, 5 – ciśnienie złożowe [13, s. 152] 

 

 

Jak widzimy ciśnienie rozruchowe jest znacznie większe od ciśnienia roboczego.  Jest to 

zjawisko  bardzo  niewygodne  i  nieekonomiczne  z  uwagi  na  konieczność  stosowania 
kompresorów  o  bardzo  dużej  mocy,  która  wykorzystywana  jest  w  pełni  tylko  podczas 
rozruchu.  W  związku  z  powyższym  w  praktyce  dąży  się  do  zmniejszenia  ciśnienia 
rozruchowego poprzez: 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

52 

 

stopniowe  zapuszczanie  rur  wydobywczych  do  odwiertu  (metoda  niewygodna,  rzadko 
spotykana), 

 

stosowanie  podczas  rozruchu  zmiany kierunku dopływu  medium  roboczego,  stosowanie 
w  czasie  rozruchu  systemu  centralnego  przejścia  na  system  pierścieniowy  tzw. 
„rozkołysanie”, 

 

zastosowanie  zaworów  rozruchowych  do  zmniejszenia  ciężaru  właściwego  słupa  cieczy 
w rurach wydobywczych. 
 

 

Najpopularniejszą  metodą  w  praktyce  kopalnianej  jest  rozruch  gazodźwigu 

z zastosowaniem  ostatniej  metody,  czyli  stosowanie  zaworów  rozruchowych  montowanych 
na rurkach wydobywczych. 
 

Na rysunku 31 przedstawiono sposób rozruchu gazodźwigu pierścieniowego z zaworami 

rozruchowymi. 

 

Rys. 31. Rozruch gazodźwigu z zastosowaniem zaworów rozruchowych [1, s. 450] 

 
Jak  widzimy,  rozwiązanie  takie  umożliwia  nagazowanie  słupa  ropy  w  rurach 

wydobywczych  poprzez  kolejne  otwieranie  zaworów  rozruchowych,  zmniejszając  znacznie 
wielkość  ciśnienia  rozruchowego.  Sterowanie  zaworami  może  odbywać  się  przez 
wytworzenie  odpowiedniej  różnicy  ciśnień  miedzy  ciśnieniem  medium  roboczego 
w przestrzeni  a  ciśnieniem  w  rurach  wydobywczych  lub  z  powierzchni  przez  system 
komputerowy. 
 
 

Poniżej 

przedstawiono 

przykład 

obliczenia 

ciśnienia 

rozruchu 

gazodźwigu 

dwukolumnowego pierścieniowego. W momencie rozruchu rury wydobywcze zapuszczone są 
na głębokość h’ [m] pod statyczny poziom płynu w odwiercie.  
 

Podczas  tłoczenia  medium  roboczego  do  przestrzeni  pierścieniowej,  następuje 

podnoszenie  się  ropy  w  rurkach  wydobywczych  oraz  w  przestrzeni  miedzy  rurkami 
wydobywczymi  zewnętrznymi  a  rurami  okładzinowymi  do  poziomu  ∆h  [m]  w  momencie 
rozruchu  gazodźwigu.  Po  osiągnięciu  dolnego  końca  rur  wydobywczych  gaz  zaczyna 
wpływać do nich, nagazowując znajdującą sie tam ropę i zmniejszając jej ciężar właściwy, aż 
do osiągnięcia  głowicy  odwiertu  i  rozpoczęcia  wypływu  ropy  na  powierzchnię.  Na  rysunku 
32 przedstawiono schemat z naniesionymi wielkościami. 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

53 

 

Rys. 32. Gazodźwig dwukolumnowy pierścieniowy – wymiary do obliczeń [7, s.247]

 

 

 

Ciśnienie  medium  roboczego  w  czasie  rozruchu  gazodźwigu  wzrasta,  aż  do osiągnięcia 

wartości  maksymalnej,  równoważącej  ciśnienie  hydrostatyczne  słupa  ropy  o  wysokości 
h’ + 

h, przy ciężarze właściwym ropy γ

R

 [N/m

3

]. 

Jest to ciśnienie rozruchowe P

RO

R

RO

h

h

P

γ

+

=

)

(

  [N/m

2

Uwzględniając  średnicę  poszczególnych  kolumn  otrzymujemy  wzór  na  ciśnienie 

rozruchu gazodźwigu dwukolumnowego pierścieniowego: 

)

(

2

2

2

2

1

2

d

D

d

D

h

P

R

RO

+

⋅′

=

γ

  [N/m

2

 

 

zaś gazodźwigu jednokolumnowego pierścieniowego wzór: 
 

2

2

d

D

h

P

R

RO

⋅′

=

γ

 [N/m

2

]   

 

 

Dla  gazodźwigu  jednokolumnowego  centralnego  lub  dwukolumnowego  centralnego 

ciśnienie rozruchowe wynosi: 

2

2

2

d

D

D

h

P

R

RO

⋅′

=

γ

  [N/m

2

 

 

 

 
 

Jak widzimy, z powyższych wzorów ciśnienie rozruchowe zależy od: 

a)  ciężaru właściwego ropy naftowej, 
b)  głębokości zanurzenia rur wydobywczych pod poziom płynu w momencie rozruchu, 
c)  wzajemnego stosunku wymiarów rur wydobywczych i okładzinowych, 
d)  typu gazodźwigu (przy czym przy systemie centralnym jest ono mniejsze). 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

54 

4.8.2. Pytania sprawdzające 

 

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 

1.  Co to jest gazodźwig? 
2.  Jakie znasz zalety i wady gazodźwigów? 
3.  Jakie znasz odmiany gazodźwigów, ze względu na ich budowę? 
4.  Jakie  znasz  odmiany  gazodźwigów,  ze  względu  na  sposób  doprowadzenia  medium 

roboczego? 

5.  Na czym polega rozruch gazodźwigu? 
6.  Jak zmienia się ciśnienie podczas rozruchu gazodźwigu?  
7.  Co to jest ciśnienie rozruchowe i ciśnienie robocze? 
8.  Jakie znasz sposoby zmniejszania ciśnienia rozruchowego? 
9.  Jak  przebiega  rozruch  gazodźwigu  z  zastosowaniem  zaworów  rozruchowych 

montowanych na rurkach wydobywczych? 

10.  Z jakich wzorów wyliczysz ciśnienie rozruchowe poszczególnych typów gazodźwigów? 
11.  Od jakich parametrów zależy wielkość ciśnienia rozruchowego? 

 

4.8.3. Ćwiczenia 

 

Ćwiczenie 1 
 

Przedstaw i omów podział gazodźwigów ze względu na budowę i sposób doprowadzania 

medium  roboczego.  Naszkicuj  schematy  konstrukcji  i  zaznacz  kierunki  przemieszczania 
medium roboczego i wydobywanego płynu. 
 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować przybory rysunkowe i arkusz papieru, 
2)  wykonać uproszczone schematy konstrukcji poszczególnych typów gazodźwigów, 
3)  zaznaczyć kierunki przepływu mediów, 
4)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 

 
Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory rysunkowe: linijka, ołówek gumka, 

 

kartka papieru A4, 

 

zeszyt. 

 
Ćwiczenie 2 

Oblicz ciśnienie rozruchowe gazodźwigu dwukolumnowego pierścieniowego, w którym: 

 

długość kolumny rur wydobywczych L=1350 m,  

 

poziom statyczny w odwiercie zmierzono w głębokości h

st

=726,5 m,  

 

średnica rur okładzinowych D=6”,  

 

średnica rur eksploatacyjnych wewnętrznych d

1

= 2 3/8”,  

 

średnica rur eksploatacyjnych zewnętrznych d

2

= 4 1/2”, 

 

ciężar właściwy ropy γ

R

=8335,65 N/m

3

Wynik obliczeń przedstaw w MPa. 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

55 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować stanowisko pracy,  
2)  naszkicować  schemat  gazodźwigu  dwukolumnowego pierścieniowego, oznaczyć  na  nim 

podane w zadaniu wielkości,  

3)  przygotować wzór do obliczenia ciśnienia rozruchowego gazodźwigu dwukolumnowego 

pierścieniowego,  

4)  obliczyć głębokość zanurzenia rur wydobywczych pod poziom statyczny, 
5)  przeliczyć średnice z cali [”] na metry [m], przyjmując 1”=0,0254 m, 
6)  obliczyć ciśnienie rozruchowe uwzględniając zmianę jednostek, 
7)  wynik otrzymany w N/m

2

 przeliczyć na MPa, korzystając z tablic fizycznych, 

8)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 

 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

tablice matematyczne, tablice fizyczne, 

 

kalkulator, 

 

przybory do pisania, 

 

zeszyt. 

 

4.8.4. Sprawdzian postępów 

 
Czy potrafisz 

 

Tak 

 

Nie 

1)  zdefiniować pojęcie gazodźwigu? 

 

 

2)  wymienić zalety i wady gazodźwigów? 

 

 

3)  scharakteryzować  rodzaje  gazodźwigów  ze  względu  na  ich  budowę  

i sposób doprowadzenia medium roboczego? 

 

 

4)  zdefiniować pojęcie „rozruch gazodźwigu”? 

 

 

5)  wyjaśnić przebieg zmian ciśnienia w czasie rozruchu gazodźwigu? 

 

 

6)  zdefiniować ciśnienie rozruchowe i robocze gazodźwigu? 

 

 

7)  wymienić sposoby zmniejszania ciśnienia rozruchowego? 

 

 

8)  scharakteryzować  rozruch  gazodźwigu  z  zastosowaniem  zaworów 

rozruchowych na rurkach wydobywczych? 

 

 

9)  obliczyć  ciśnienie  rozruchowe  poszczególnych  typów  gazodźwigów  

i określić, od jakich parametrów zależy jego wielkość? 

 

 

 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

56 

4.9.   Zastosowanie  pompy  wyporowej  przy  eksploatacji  ropy 

naftowej 

 

4.9.1. Materiał nauczania 

 
 

Pompa  wyporowa  jest  urządzeniem  służącym  do  wydobycia  ropy  przy  wykorzystaniu 

rozprężającego  się  gazu.  Schemat  pompy  został przedstawiony  na  rysunku  nr 33.  Składa się 
ona z dwóch  kolumn  rur  wydobywczych (3  i  4)  oraz  z  komory  wyporowej  (2)  usytuowanej 
w dolnej  części  odwiertu.  W  dolnej  części  komory  znajduje  się  zawór  stopowy  (1),  który 
pełni  podobną  funkcję  jak  zawór  ssący  w  pompie  tłokowej.  Spód  wewnętrznych  rur 
wydobywczych  powinien  być  usytuowany  jak  najbliżej  zaworu  stopowego  w  komorze  (h). 
Sprężony  gaz  doprowadzany  jest  do  komory  przestrzenią  pierścieniową  rur  wydobywczych. 
Praca pompy przebiega w sposób cykliczny.  
 

Cykl pracy pompy składa się z trzech etapów:         

 

napełniania komory ropą, 

 

wytłaczania, 

 

wyrównania ciśnień. 

 

Podczas napełniania komory ropą, automatyczny  zawór (5), przez który doprowadza się 

sprężony  gaz  do  przestrzeni  pierścieniowej  między  kolumnami  wydobywczymi  pozostaje 
w pozycji  zamkniętej.  Pod  wpływem  różnicy  ciśnień  między  komorą  a  strefą 
przyodwiertową,  ropa  dopływa  przez  zawór  stopowy  komory  wypełniając  ją  w  całości.  Po 
napełnieniu  komory  ropą  zawór  automatyczny  zostaje  otwarty  i  podaje  się  gaz  o  ciśnieniu 
większym  niż Pdd (ciśnienie denne dynamiczne). Ciśnienie to powoduje zamknięcie  zaworu 
stopowego komory odcinając dopływ ropy, rozpoczynając tym samym drugi etap pracy cyklu 
pompy. Podczas pierwszego i drugiego etapu następuje ciągły przypływ ropy do odwiertu ze 
złoża, powodując wzrost wysokości słupa ropy na zewnątrz pompy.  
 

W  drugim  etapie  następuje  wytłoczenie  ropy  z  komory  do  wewnętrznych  rur 

wydobywczych  poczym  zawór  automatyczny,  przez  który  doprowadzany  jest  sprężony  gaz 
zostaje zamknięty. W związku z dużą różnicą ciśnień pomiędzy komorą pompy a wylotem rur 
wydobywczych  –  Pgd  (ciśnienie  głowicowe  dynamiczne)  następuje  wypchnięcie  ropy 
z wewnętrznych  rur  wydobywczych  w  kierunku  głowicy  odwiertu  (6).  Różnica  ciśnień 
między  komorą  a  głowicą  powinna  być  tak  dobrana,  aby  liniowa  prędkość  przepływu  ropy 
w rurach nie przekraczała 20 m/s. Jest to końcowy etap (trzeci) wyrównania ciśnień. Po etapie 
wytłaczania  pozostaje  w  komorze  pewna  objętość  ropy  wynikająca  z  odległości  między 
spodem rur wydobywczych a zaworem stopowym. 

1

2

3

4

5

6

H

h

 

 

Rys. 33. Schemat pompy wyporowej

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

57 

Wzory  do  obliczeń  głównych  parametrów  pompy  wyporowej  –  na  podstawie  metodyki 

A.P. Kryłowa. 

Oznaczenia  wymiarów  we  wzorach  jak  na  rysunku  poniżej,  gdzie  pokazano  położenie 

komory  wyporowej  w  zależności  od  statycznego  poziomu  płynu  w  odwiercie  dla  wersji 
dwukolumnowej (a) i jednokolumnowej (b). 

L

1

 

 

Rys. 34. Schemat pompy wyporowej – oznaczenie wymiarów do obliczeń wg Kryłowa [4, s. 102]

 

 

Kolejność prowadzenia obliczeń do projektowania pompy  wyporowej dla odwiertu przy 

znanych parametrach:  

 

głębokości odwiertu H, 

 

średnicy zewnętrznej i wewnętrznej rur okładzinowych d

oz

,  d

ow

 

średnicy zewnętrznej i wewnętrznej rur wydobywczych wewnętrznych 

d1z

, d

1w

 

średnicy zewnętrznej i wewnętrznej rur wydobywczych zewnętrznych d

2z

, d

2w

 

średnicy zewnętrznej i wewnętrznej komory pompy d

kz

,  d

kw

 

ciśnienia roboczego w przestrzeni międzyrurowej, 

 

ciężaru właściwego wydobywanej cieczy, 

 

statycznego poziomu płynu w odwiercie, 

 

współczynnika wydajności odwiertu. 

 
1.   Sterowanie dopływu gazu na głowicy odwiertu 

 

 

Wysokość  słupa  cieczy  wypartej  z  przestrzeni  pierścieniowej  do  rur  pompowych  przed 

jej zgazowaniem wyliczymy ze wzoru: 

c

t

r

P

P

h

γ

5

,

98066

+

=

 [m] 

gdzie: 

γ

c

 – ciężar właściwy cieczy [N/m

3

], 

P

– ciśnienie robocze w przestrzeni [N/m

2

], 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

58 

P

t

 – straty ciśnienia spowodowane tarciem [N/m

2

], 

w

t

d

L

P

1

0278

,

100

=

  [N/m

2

],  

L – głębokość zanurzenia pompy ≈ głębokość odwiertu H [m], 

2

1

L

L

L

+

=

 

L

1

 – wysokość nad pompą wyporową, [m] 

L

2

 – długość komory wyporowej, 

h

d

d

L

kw

w





=

2

1

2

   [m], 

d

1

 – średnica wewnętrznych rur wydobywczych [m] (d

1w,

 d

1z

 wewnętrzna, zewnętrzna), 

d

– średnica komory pompy wyporowej [m] (d

kw,

 d

kz

 wewnętrzna, zewnętrzna), 

d

– średnica zewnętrznych rur wydobywczych [m] (d

2w,

 d

2z

 wewnętrzna, zewnętrzna), 

 

Wydatek cieczy na 1 cykl pracy pompy określa zależność: 

w

w

c

t

f

d

L

h

Q

1

1

3

2

4624

,

781



=

γ

   [m

3

], 

f

1w

 –  pole przekroju rur wydobywczych 

4

2

1

1

w

w

d

f

=

π

   [m

2

], 

Możemy  również  wyliczyć  zużycie  gazu  na  jeden  cykl  wtłaczania:  R

o

  oraz  czas  jego 

wtłaczania w cyklu: t

1

 zgodnie z poniższymi wzorami: 

3

2

2

1

4736

,

0

L

d

R

w

o

=

   [m

3

/s],           

o

r

R

P

V

t

=

5

,

98066

1

    [s], 

gdzie:  

V jest całkowita objętością wyrażoną równaniem: 

r

k

p

V

V

V

V

+

+

=

 [m

3

Składniki  prawej  strony  równania  to  objętość  przestrzeni  pierścieniowej  V

p

,  objętość 

komory V

k

 oraz objętość rur wydobywczych V

r

, czyli: 

(

)

z

w

p

f

f

L

V

1

2

1

=

 [m

3

], 

(

)

2

1

L

h

f

V

w

k

=

 [m

3

], 

w

r

f

L

V

1

=

 [m

3

Wyznaczając  L

1

  z  równania 

2

1

L

L

L

+

=

  [m]  jako 

2

1

L

L

L

=

  [m]  i  podstawiając  do 

wzoru na objętość całkowitą otrzymamy: 

(

) (

)

(

)

2

1

1

2

2

L

h

L

f

f

f

L

L

V

w

z

w

+

+

=

 [m

3

 
 

Pola przekroju f

2w

 i f

1z

 wyliczymy ze wzorów: 

2

2

2

785

,

0

w

w

d

f

=

 [m

2

],  

2

1

1

785

,

0

z

z

d

f

=

 [m

2

 
 

Aby obliczyć czas przepływu cieczy do komory korzystamy ze wzoru: 

c

w

o

k

S

S

f

t

γ

=

1

3

2

ln

65

.

9806

   [s], w którym: 

2

4

ow

o

d

f

=

π

 [m

2

], 

st

h

L

L

S

=

2

1

 [m], 

o

s

f

v

S

S

=

'

3

3

 [m], 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

59 

3

2

1

1

079687

,

0

L

d

f

v

w

w

s

=

 [m

3

], 

(

)

o

o

f

f

L

f

f

S

S

S

L

S

''

2

'

2

1

1

2

'

3

+

=

 [m], 

'

1

1

65

.

9806

2

f

t

k

S

c

w

e

S

=

γ

 [m], 

(

)

2

2

2

'

4

z

ow

d

d

f

=

π

 [m

2

], 

=

''

f

(

)

2

2

4

kz

ow

d

d

π

 [m

2

 

Czas trwania cyklu, to suma t

1

 i t

2

, czyli: 

2

1

t

t

t

+

=

 [s] 

 

Natomiast wydobycie z odwiertu Q wyliczymy ze wzoru: 

t

Q

Q

t

=

 [m

3

/s] 

2.   Sterowanie dopływu gazu przy komorze 

 

Czas wtłaczania gazu w jednym cyklu 

o

r

R

P

V

t

=

5

,

98066

1

 [s], 

 

Objętość całkowita 

(

)

2

1

L

h

L

f

Vr

V

V

w

k

+

=

+

=

 

 

Czas przepływu cieczy do komory  

c

w

k

k

S

S

f

t

γ

=

2

1

2

ln

65

.

9806

 [s],  

k

s

st

f

v

h

L

S

=

2

1

 [m], 

2

'

1

2

L

S

S

=

 [m], 

st

h

L

S

=

'

1

 [m], 

2

4

kw

k

d

f

=

π

 [m

2

], 

 

Czas trwania cyklu 

2

1

t

t

t

+

=

 [s], 

 

 

Wydobycie ropy z odwiertu 

t

Q

Q

t

=

 [m

3

/s], 

 

 

Jednostkowe zużycie gazu 

t

r

o

Q

P

V

R

=

5

,

98066

  [m

3

/m

3

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

60 

4.9.2. Pytania sprawdzające 

 

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 

1.  Co to jest pompa wyporowa? 
2.  Z jakich elementów zbudowana jest pompa wyporowa? 
3.  Jak powinien być usytuowany spód rur wydobywczych przy eksploatacji odwiertu pompą 

wyporową? 

4.  W jaki sposób pracuje pompa wyporowa? Jakie są cykle pracy pompy? 
 

4.9.3. Ćwiczenia 
 

Ćwiczenie 1 
 

Narysuj  schemat  pompy  wyporowej.  Omów  poszczególne  etapy  cyklu  pracy  pompy 

wyporowej posługując się schematem.  
 
UWAGA:  

W  rozdziale  4.9  poradnika  dla  ucznia  we  wzorach,  które  przedstawiają tok obliczeń  dla 

celów  projektowania  pompy  wyporowej  metodą  Kryłowa  występują  działania  z  użyciem 
logarytmu. Ponieważ na poziomie podstawowym pojęcie to uczniom nie jest znane, należy te 
wzory  wykorzystać  jedynie  w  celu  zaprezentowania  podstawowych  zależności  parametrów 
względem siebie, a w szczególności tego, w jaki sposób wpływają one na wyliczaną wielkość. 
Dla uczniów o szerszych zainteresowaniach proponuje się zorganizowanie dodatkowych zajęć 
z  nauczycielem  matematyki  w  celu  poznania  sposobu  obliczania  logarytmów  (choćby  
z użyciem tablic). Dla poziomu podstawowego wymagana jest znajomość takich wzorów jak: 
wysokość  słupa  cieczy  h,  wydatek  cieczy  na  1  cykl  pracy  pompy  Q

t

,  wydobycie  ropy  Q, 

jednostkowe zużycie gazu R

0

.  

 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować przybory rysunkowe i arkusze papieru, 
2)  wykonać uproszczony schemat pompy wyporowej, 
3)  oznaczyć na schemacie jego główne elementy, 
4)  wypisać, z jakich etapów składa się cykl pracy pompy, 
5)  posługując się wykonanym rysunkiem omówić etapy cyklu pracy pompy, 
6)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 

 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory rysunkowe: linijka, ołówek gumka, 

 

kartka papieru A4, 

 

zeszyt. 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

61 

Ćwiczenie 2 
 

Oblicz  wydatek  cieczy,  jaki  przypada  na  1  cykl  pracy  pompy  wyporowej,  pompującej 

ropę o ciężarze właściwym 

γ

c

 = 8237,59 N/m

3

 z głębokości H=1650 m wiedząc, że wysokość 

słupa cieczy wypartej z przestrzeni pierścieniowej do rur pompowych przed jej zgazowaniem 
wynosi: h = 350 m, a średnica wewnętrzna rur wydobywczych d

1w

 = 0,0508 m. 

 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

 

1)  przygotować stanowisko pracy,  
2)  naszkicować  schemat  pompy  wyporowej  i  oznaczyć  na  nim  podane  do  obliczeń 

wielkości,  

3)  zastosować  wzór  do  obliczenia  wydatku  cieczy,  jaki  przypada  na  1  cykl  pracy  pompy 

wyporowej,  

4)  obliczyć pole przekroju rur wydobywczych f

1w

5)  podstawić dane do wzoru, obliczyć wydajność, 
6)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

tablice matematyczne,  

 

kalkulator, 

 

przybory do pisania, 

 

zeszyt. 

 

4.9.4. Sprawdzian postępów 
 

 

 

 

 

Czy potrafisz: 

 

Tak 

 

Nie 

1)  zdefiniować pojęcie pompy wyporowej? 

 

 

2)  sporządzić schemat budowy pompy wyporowej i nazwać jej elementy? 

 

 

3)  wymienić cykle pracy pompy? 

 

 

 

 
 
 
 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

62 

4.10.   Złoża gazowe i gazowo-kondensatowe 

 

4.10.1. Materiał nauczania 

 
Złoża gazowe 
 

Gaz  ziemny  jest  wydobywany  głównie  ze  złóż  ropy  naftowej  jako  kopalina 

współwystępująca  lub  towarzysząca,  jednak  eksploatowane  są  także  złoża  samego  gazu, 
w których  jest  on  kopaliną  główną.  Znajdują  się  one  zazwyczaj  w  porowatych  skałach 
osadowych  oraz  w  szczelinach  skał  magmowych.  Złoża  gazu  ziemnego  powstały  ze 
szczątków  roślin  i  zwierząt,  w  wyniku  ich  rozkładu  pod  wysokim  ciśnieniem,  podobnie  jak 
złoża ropy naftowej, stąd też kopaliny te często występują razem.  
 

Typy złóż gazowych można ogólnie podzielić na złoża: 

 

ekspansyjne, 

 

z aktywną wodą. 

 

Złoża ekspansyjne – są to złoża nie mające wody podścielającej czy okalającej, lub takie, 

w  których  jest  ona  nieaktywna.  Złoża  ekspansyjne  pracują  w  warunkach  rozprężającego  się 
gazu  (tzw.  warunki  ekspansyjne  –  główną  energią  powodującą  przepływ  gazu  do  odwiertu 
jest energia rozprężającego się gazu), a  ilość wydobytego gazu na spadek ciśnienia o 1 MPa 
pozostaje w czasie całego okresu eksploatacji niemal stała. 
 

Złoża  z  aktywną  wodą  –  są  to  złoża  pracujące  w  warunkach  wodnonaporowych,  tzn. 

woda  okalająca  lub  podścielająca  przesuwając  się  w  czasie  eksploatacji,  jest  nośnikiem 
energii, dzięki której następuje dopływ gazu do odwiertu. 
 

Różnica ciśnień pomiędzy złożem a odwiertem powoduje ruch gazu ze złoża w kierunku 

odwiertu.  Przepływ  gazu  utrudniony  jest  przez  opory  przepływu.  Ich  wielkość  zależna  jest 
głównie  od  przepuszczalności  skały  złożowej  i  współczynnika  lepkości  charakteryzującego 
dany  gaz.  Istnieje  również  wpływ  oporów,  które  wynikają  z  niedoskonałości  kontaktu 
odwiertu ze złożem. Opory przepływu są zmienne w czasie eksploatacji odwiertu i zwiększają 
się  w  miarę  osadzania  się  cząstek  ilastych  (kolmatacja), gromadzenie  kondensatu  lub  wody. 
Przeciwdziała  się  tym  zjawiskom  poprzez  wykonywanie  odpowiednich  zabiegów 
intensyfikacji wydobycia, czy remontów (rekonstrukcji) odwiertów.  
 

Przepływ  gazu  w  ośrodku  porowatym,  jakim  jest  złoże,  zależy  od  parametrów  skały 

złożowej  (porowatość,  przepuszczalność),  ciśnienia,  budowy  (geometrii)  złoża  oraz  od  jego 
wewnętrznych 

(pojemność 

magazynowa 

odwiertu, 

skin 

effect, 

szczelinowatość) 

i zewnętrznych (ciśnienie na granicy złoża) warunków brzegowych.  
 

Właściwą  eksploatację  złoża,  tzn.  taką,  która  pozwoli  maksymalnie  sczerpać  odkryte 

zasoby  przy  zachowaniu  dodatniego  bilansu  ekonomicznego,  można  prowadzić  jedynie 
wtedy,  gdy  złoże  jest  dobrze  rozpoznane.  Należy  w  czasie  opróbowywania  i  testowania 
nowych  odwiertów  zebrać  jak  najdokładniejsze  dane,  a  na  już  eksploatowanych  odwiertach 
prowadzić  systematyczne  pomiary.  Pozwoli  to  na  bieżące  korygowanie  modelu  eksploatacji 
i ustalenie  odpowiednich  warunków  dozwolonego  poboru  gazu,  maksymalnej  depresji 
ciśnienia i innych. 
 

W  praktyce  przemysłowej  zasadniczym  problemem  jest  określenie  zależności  między 

ciśnieniem  w  odwiercie  a  jego  wydajnością.  Natężenie  dopływu  gazu  ze  złoża  do  odwiertu 
jest funkcją różnicy ciśnień: złożowego i na spodzie odwiertu. Najbardziej rozpowszechnioną 
metodą interpretacji wyników testu odwiertowego jest tzw. formuła dwuczłonowa: 

2

2

2

Q

b

Q

a

P

P

d

z

+

=

,  

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

63 

gdzie: 
 

P

z

 – średnie ciśnienie złożowe [MPa], 

 

P

d

 – ciśnienie na spodzie odwiertu w czasie pomiaru [MPa], 

 

Q – objętościowe natężenie przepływu gazu [m

3

/min]. 

 
 

Współczynniki  a  i  b  charakteryzują  parametry  przepływu  oraz  jego  charakter, 

a w praktyce  określa  się  je  metodą  graficzną  na  podstawie  wyników  testów 
hydrodynamicznych  (mimo,  że  opisują  je  określone  wzory,  ze  względu  na  zmienność 
własności  fizycznych  złoża  w  czasie  jego  eksploatacji  metoda  graficzna  jest  dokładniejsza  – 
wzory  teoretyczne  nie  w  pełni  oddają  obraz  tej  zmienności).  W  układzie  współrzędnych 
prostokątnych, przy zachowaniu warunku stabilizacji ciśnienia w czasie pomiaru wydajności, 
na  wykresie  Q

g

  =  f(

P

2

/Q

g

)  punkty  odpowiadające  kolejnym pomiarom  leżą  na  linii  prostej, 

a wartość  a  i  b  możemy  odczytać  z  wykresu.  Otrzymanie  takiego  układu  punktów  (linia 
prosta)  i  jej  wznoszącego  się  trendu  oraz  spełnienie  warunku,  że  przez  punkty 
przeprowadzone  na  wykresie  Q

g

  =  f(

P

2

)  można  przeprowadzić  krzywą,  która  po 

przedłużeniu trendu wstecz trafi w początek układu, potwierdza, że otrzymaliśmy prawidłowe 
wyniki pomiarów. Przykłady wykresów zamieszczono na rysunku 35. 

 

Rys. 35. Przykładowe wykresy funkcji: a)  Q

g

 = f(

P

2

/Q

g

) i b) Q

g

 = f(

P

2

 
Złoża gazowo-kondensatowe 
 

Złoża  gazowo-kondensatowe  to  takie,  w  których  płyn  złożowy  jest  mieszaniną  lekkich 

węglowodorów,  znajdujących  się  w  warunkach  ciśnienia  i  temperatury  złożowych  w  stanie 
gazowym.  Wskutek  spadku  ciśnienia  w  czasie  eksploatacji  następuje  wykraplanie  się 
cięższych węglowodorów z gazu. 
 

W procesie eksploatacji złóż gazowo-kondensatowych występują specyficzne problemy – 

zarówno  złożowe,  jak  i  w  instalacjach  powierzchniowych.  Kondensacja  wsteczna,  czyli 
wykraplanie się cięższych węglowodorów na skutek spadku ciśnienia w złożu, jest przyczyną 
wielu zjawisk, do których należą: 

 

zmniejszenie  przepuszczalności  złoża  na  skutek  osadzania  się  ciekłych  węglowodorów 
w porach skały, 

 

zmienna  zawartość  wykraplających  się  węglowodorów  w  eksploatowanym  gazie 
(wykraplanie przebiega ze zmiennym natężeniem), 

 

gromadzenie  się  kondensatu  na  spodzie  odwiertu  na  skutek  zbyt  małej  prędkości 
przepływu w rurach wydobywczych. 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

64 

 

Ponieważ  w  czasie  eksploatacji  złoża  gazowo-kondensatowego  istotne  jest  pozyskanie 

jak  największej  ilości  kondensatu,  dlatego  bardzo  ważnym  czynnikiem  jest  właściwe 
rozpoznanie  płynu  złożowego.  Po  udostępnieniu  złoża  wykonywane  są  badania  fizyko-
chemiczne  płynu  złożowego.  Na  ich  podstawie  sporządza  się  tzw.  diagramy  fazowe. 
Naniesienie  na  diagram  fazowy  parametrów  (p,  T)  odpowiadającym  warunkom  złożowym, 
dennym  dynamicznym  i  głowicowym  oraz  separatorowym  umożliwia  ocenę  przebiegu 
zjawisk fazowych w czasie eksploatacji złoża. Diagram fazowy jest pomocny w określaniu: 

 

punktu krytycznego, 

 

krzywej punktów rosy, 

 

temperaturowego punktu krytycznego kondensacji, 

 

ciśnieniowego punktu krytycznego kondensacji, 

 

rodzaju badanego płynu, 

 

typu złoża. 

 

Bardzo  istotne  jest  określenie  punktu  rosy  mieszaniny,  tzn.  wartości  ciśnienia  

i temperatury, przy których następuje pojawienie się pierwszej kropli kondensatu.  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 

Rys. 36. Przykładowy diagram fazowy P–T [2, s.17]

 

 
4.10.2. Pytania sprawdzające 
 

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 

1.  Z jakich złóż wydobywany jest gaz ziemny i jaka jest ich geneza (pochodzenie)? 
2.  Jakie znasz typy złóż gazowych oraz co je charakteryzuje? 
3.  Co powoduje dopływ gazu do odwiertu? 
4.  Co utrudnia przepływ gazu ze złoża do odwiertu? 
5.  Co  wpływa  na  wielkość  oporów  przepływu  oraz  jak  likwiduje  się  skutki  tych 

niekorzystnych zjawisk? 

6.  Jakie parametry mają wpływ na przepływ gazu w złożu? 
7.  W jakim celu przeprowadza się opróbowywanie i testowanie odwiertów? 
8.  Do czego służy formuła dwuczłonowa? 
9.  Co to są złoża gazowo kondensatowe? 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

65 

10.  Jakie problemy występują w procesie eksploatacji złóż gazowo-kondensatowych? 
11.  Jakie wielkości można określić za pomocą diagramu fazowego? 
12.  Co to jest punkt rosy mieszaniny? 

 
4.10.3. Ćwiczenia 
 

Ćwiczenie 1 
 

W  tabeli  znajdują  się  dane  z  pomiarów  przeprowadzonych  w  odwiercie.  Należy 

uzupełnić brakujące dane i sporządzić wykres zależności Qg = f(

P2/Qg), przy czym Qg dla 

potrzeb sporządzenia wykresu powinno zostać przeliczone na jednostkę m

3

/min a ciśnienie na 

MPa.  Sprawdzić,  czy  przez  punkty  można  przeprowadzić  linię  trendu  (linia  prosta) 
i zaznaczyć  punkt  jej  przecięcia  się  z  osią  (Y).  Dla  sprawdzenia,  należy  wykonać  również 
wykres zależności Qg = f(

P2).  

 

Pgs  = 

45,62 

MPa 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pgr 

 

[bar] 

Pgr 

 

[MPa] 

Qg 

 

[m

3

/dobę] 

Qg 

 

[m

3

/min] 

∆P

2

=P

gs

2

-P

gr

 

[MPa] 

 

∆P

2

/Q

g

 

Pomiar1 =  450,9 

 

24100 

 

 

 

Pomiar2 =  447,9 

 

34300 

 

 

 

Pomiar3 =  440,2 

 

60200 

 

 

 

Pomiar4 =  425,5 

 

98200 

 

 

 

 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować przybory rysunkowe i arkusze papieru milimetrowego A4, 
2)  wykonać obliczenia i uzupełnić tabelę, 
3)  rozplanować  na  kartce  papieru  milimetrowego  wykonanie  wykresu,  wyrysować  osie 

i nanieść podziałki – na osi X: Q

g

 [m

3

/min], a na osi Y: 

P

2

/Q

g

4)  nanieść na wykres wyliczone punkty,  
5)  wyrysować linię trendu, 
6)  powtórzyć na drugim arkuszu kroki 4-5, z tym, że na osi Y powinno się znajdować 

P

2

,

 

7)  spróbować połączyć punkty krzywą i przedłużyć ją w kierunku punktu 0 (0), 
8)  zaprezentować wyniki swojej pracy.  
 
UWAGA: 

Jeżeli  uczniowie  posiadają  odpowiednią  wiedzę  z  zakresu  posługiwania  się  arkuszem 

EXCEL, można polecić wykonanie zadania przy wykorzystaniu komputera. 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory rysunkowe: linijka, krzywik, ołówek gumka, 

 

kalkulator, 

 

kartka papieru milimetrowego A4, 

 

zeszyt, 

 

komputer. 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

66 

Ćwiczenie 2 

Poniżej  przedstawiono  przykład  diagramu.  Co  to  jest  za  diagram?  Opisz  osie  i  nanieś 

opisy. Do czego służą podobne diagramy? 

 

 

 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować stanowisko pracy,  
2)  na podstawie informacji zdobytych na wykładzie rozpoznać, co przedstawia rysunek, 
3)  opisać diagram i wyjaśnić, do czego może być wykorzystywany, 
4)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 

 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory rysunkowe: ołówek gumka, 

 

kserokopia przykładowego diagramu do uzupełnienia, 

 

zeszyt. 

 

4.10.4. Sprawdzian postępów 

 

Czy potrafisz: 

 

Tak 

 

Nie 

1)  określić, z jakich złóż wydobywany jest gaz ziemny i czy wiesz jak one 

powstały? 

 

 

 

 

2)  wymienić i scharakteryzować typy złóż gazowych? 

 

 

3)  wyjaśnić jak przebiega dopływ gazu do odwiertu? 

 

 

4)  zdefiniować  opory  przepływu  i  wymienić  czynniki,  od  których  one 

zależą? 

 

 

 

 

5)  wymienić parametry, od których zależy przepływ gazu w złożu? 

 

 

6)  wyjaśnić,  w  jakim  celu  przeprowadza  się  opróbowywanie  i  testowanie 

odwiertów? 

 

 

 

 

 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

67 

7)  określić zależność  między ciśnieniem w odwiercie a  jego wydajnością? 

Jaki wzór ją opisuje? 

 

 

 

 

8)  zdefiniować,  co  to  są  złoża  gazowo-kondensatowe  i  scharakteryzować, 

jakie problemy występują w czasie ich eksploatacji? 

 

 

 

 

9)  zdefiniować pojęcie punktu rosy mieszaniny? 

 

 

 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

68 

4.11.    Hydraty powstające podczas eksploatacji złóż gazu 

 
4.11.1.   Materiał nauczania 

 

 

Gazy  węglowodorowe  mogą,  w  pewnych  warunkach  ciśnienia  i  temperatury  tworzyć 

z wolną  wodą  białą  ziarnistą  lub  stałą  substancję,  która  jest  podobna  do  kryształków  lodu 
i jest  określana  w  skrócie  jako  „hydrat”.  W  ten  sposób  powstają,  podobnie  jak  przy 
wytrącaniu parafiny z ropy  naftowej,  istotne problemy eksploatacyjne wskutek zatykania rur 
wydobywczych.  Możliwe  jest  również  całkowite  zatkanie  przekroju  poprzecznego  rur 
wydobywczych, przez który przepływa płyn złożowy. 
 

Ogólna  zasada  jest  następująca:  im  wyższe  ciśnienie  i  niższa  temperatura  płynącego 

gazu, tym większe jest zagrożenie powstawaniem hydratów. 

Ponieważ  gazy  podlegają  kompresji,  po  każdym  zwężeniu  przekroju  poprzecznego 

przepływu  następuje  ekspansja  gazu  z  jednoczesnym spadkiem  temperatury. Po  rozpoczęciu 
procesu  wytrącania  się  hydratów  następuje  „efekt  dyszy”,  podczas  którego  gaz,  wskutek 
ekspansji,  schładza  się  coraz  intensywniej  a  kryształy  hydratów  mogą  powstawać  coraz 
szybciej,  aż  do  całkowitego  zatkania  rury.  Kryształy  hydratów  powstają  według  zasad 
budowy  kryształu.  W stabilnej  sieci  macierzystej,  molekuły  gazowe  są  zamknięte  w  sposób 
przypominający klatkę z krat utworzonych przez cząstki wody – rysunek 37. 

 

 

 

Rys. 37. Schemat budowy kryształu hydratu [18]

 

 
 

Najważniejszym  warunkiem  tworzenia  się  hydratów  gazowych  jest  obecność  wolnej 

wody.  Jeżeli  więc  poprzez  osuszanie  gazu  usunie  się  wodę,  nie  powstanie  zagrożenie 
związane  z  tworzeniem  hydratów  w  systemie  rurociągów  przesyłowych.  Dlatego  głównym 
wymogiem  w  przypadku  dostaw  gazu do  systemu przesyłowego,  jest osuszanie gazu  w  celu 
utrzymania na odpowiednim poziomie punktu rosy wody. 
 

Jak zostało wspomniane wcześniej, hydraty gazowe mogą powstawać jedynie w pewnych 

określonych warunkach ciśnienia i temperatury. Każdy gaz charakteryzuje się pewną krzywą 
graniczną,  według  której  tworzą  się  hydraty.  Na  rysunku  38  przedstawiono  warunki 
powstawania  hydratów  dla  głównych  gazów  wchodzących  w  skład  gazu  ziemnego.  Jak 
wynika z wykresu, składnikiem, który najłatwiej tworzy  hydraty  jest siarkowodór, natomiast 
najtrudniej  azot.  Rysunek  39  przedstawia przykładowy  wykres  określający  obszar  tworzenia 
się hydratów dla gazu zaazotowanego. 

 
 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

69 

 

Rys. 38. Warunki tworzenia się hydratów indywidualnych składników gazów ziemnych [3, s. 4] 

 

 

Rys. 39. Schematy krzywej tworzenia się hydratów dla gazu zaazotowanego [3, s. 34] 

 

 

Zapobiegawczo  można  przeciwdziałać  powstawaniu  hydratów  dwoma  metodami: 

poprzez  odpowiednie  wytworzenie  warunków  PT  (ciśnienie–temperatura)  tak,  aby  pozostać 
w obszarze bezhydratowym oraz przez zastosowanie odpowiednich inhibitorów hydratów.  
 

Odpowiednie warunki PT możemy uzyskać poprzez: 

 

zastosowanie  zwężek  wgłębnych  obniżających  ciśnienie  gazu  na  spodzie  odwiertu 
(przejście z obszaru hydratowego w bezhydratowy), 

 

wygrzewanie kolumny rur wydobywczych, 

 

utrzymywanie  odpowiedniego  natężenia  przepływu  gazu  w  celu  uzyskania  temperatury 
w rurkach wydobywczych na wymaganym poziomie. 

 

Drugą  metodą  stosowaną  do  zapobiegania  powstawania  hydratów  jest  dozowanie 

odpowiednich inhibitorów. Najczęściej stosowanym inhibitorem jest metanol. Powszechność 
jego  stosowania  wynika  z  jego  zalet:  niska  temperatura  zamarzania,  niewielka  lepkość  przy 
niskich  temperaturach,  niski  koszt,  duża  skuteczność.  Znacznie  rzadziej  stosowane  są  jako 
inhibitory  glikole  (TEG  i  DEG).  Wynika  to  z  faktu,  że  w  niższych  temperaturach  posiadają 
dużą lepkość, dlatego w praktyce stosuje się ich wodne roztwory. Stwierdzono, że posiadają 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

70 

one  właściwości  antykorozyjne  w  przypadku  zastosowania  ich  do  gazu  z  zawartością 
siarkowodoru. 
 

Dozowanie  inhibitora  odbywa  się  do  rurek  wydobywczych  metodą  grawitacyjną  lub 

wtryskową  poprzez  głowicę  eksploatacyjną.  Metoda  ta  stosowana  jest  zwłaszcza 
w odwiertach,  w  których  zagrożenie  hydratowe  ma  miejsce  podczas  uruchamiania  odwiertu 
do czasu wygrzania kolumny rur wydobywczych.  
 

Drugim  sposobem  jest  uzbrojenie  odwiertu  w  kolumnę  rur  iniekcyjnych  wzdłuż  rur 

wydobywczych,  których  zadaniem  będzie  podanie  inhibitora  na  głębokość  poniżej  miejsca 
powstawania hydratów. 
 

Po  wydobyciu  strumienia  gazu  na  powierzchnię  stosuje  się  dozowanie  inhibitora  do 

gazociągu  łączącego  odwiert  z  OC  (Ośrodkiem  Centralnym). Czynność  ta  wykonywana  jest 
poprzez  dawkownik  metanolu  (metoda  grawitacyjna)  lub  przez  zastosowanie  pomp 
dozujących.  Na  rysunku  40  przedstawiono  uzbrojenie  napowierzchniowego  odwiertu 
gazowego z zaznaczeniem punktów dozowania inhibitora.  
 

 

 

Rys. 40. Schemat napowierzchniowy uzbrojenia odwiertu z zaznaczeniem punktów dozowania inhibitora 

 

4.11.2. Pytania sprawdzające 

 

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 

1.  Co to są hydraty? 
2.  Co to jest „efekt dyszy”? 
3.  Jak powstają hydraty i jaki jest warunek konieczny dla ich tworzenia się? 
4.  Jaki składnik gazu najłatwiej, a jaki najtrudniej tworzy hydraty? 
5.  Jakie są metody przeciwdziałania tworzeniu hydratów? 
6.  W jaki sposób możemy wpływać na warunki P–T w odwiercie, aby pozostać w obszarze 

bezhydratowym? 

7.  Jakie znasz inhibitory hydratów?  
8.  Które z inhibitorów stosowane są najczęściej i dlaczego? 
9.  W jaki sposób i na jakim etapie eksploatacji dozowane są inhibitory hydratów?  

Dozowanie metanolu 
z dawkownika 

Metanol z OC pod 
wysokim ciśnieniem 

Dozowanie metanolu 
do gazociągu 

Dozowanie metanolu 
do głowicy 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

71 

4.11.3. Ćwiczenia 

 

Ćwiczenie 1 
 

Na  zamieszczonym  poniżej  schemacie  krzywej  tworzenia  się  hydratów  dla  gazu 

zaazotowanego  naniesiono  4  punkty.  Odczytaj  dla  tych  punktów  wartości  ciśnienia 
i temperatury. Na wykresie zidentyfikuj obszary hydratowy i bezhydratowy – które punkty na 
nich  leżą?  Co  możesz  powiedzieć  o  zachowaniu  się  gazu  w  warunkach,  jakie  opisują 
współrzędne naniesionych punktów? 
 

 

 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować ołówek, linijkę i ekierkę, 
2)  opisać obszary wykresu, 
3)  zrzutować współrzędne punktów na osie i odczytać wartości, 
4)  zanotować odczyt, 
5)  wyjaśnić zachowanie się gazu w warunkach P-T, jakie odczytałeś z wykresu, 
6)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory rysunkowe: linijka, ekierka, ołówek, gumka, 

 

kserokopia przykładowego wykresu, 

 

zeszyt. 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

72 

4.11.4. Sprawdzian postępów 
 

 

 

 

 

 

Czy potrafisz: 

 

Tak 

 

Nie 

1)  zdefiniować pojęcie hydratów? 

 

 

2)  wyjaśnić pojęcie „efektu dyszy”? 

 

 

3)  wyjaśnić mechanizm powstawania hydratów? 

 

 

4)  określić warunki konieczne dla tworzenia się hydratów? 

 

 

5)  opisać,  jakie  składniki  gazu  najłatwiej,  a  jakie  najtrudniej  tworzą 

hydraty? 

 

 

 

 

6)  wymienić metody zapobiegania tworzeniu się hydratów? 

 

 

7)  określić jak możemy wpływać na warunki P–T w odwiercie? 

 

 

8)  wyjaśnić, do czego służą inhibitory hydratów i jakie znasz ich rodzaje? 

 

 

9)  określić, w jaki sposób i gdzie dozowane są inhibitory hydratów? 

 

 

 
 
 
 
 
 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

73 

4.12.   Odcinki redukcyjno-pomiarowe na odwiertach gazowych 

 
4.12.1. Materiał nauczania 

 
 

Po przesłaniu gazu do Ośrodka Centralnego strumień kierowany jest do węzła redukcyjno 

pomiarowego.  Jak  zostało  pokazane  na  rysunku  41  gaz  z  odwiertu  trafia  do  separatora 
wstępnego,  wody  złożowej  oraz  cząstek  stałych,  a  następnie  kierowany  jest  na  zwężkę 
redukcyjną.  

 

Rys. 41.   Schemat 

węzła 

redukcyjno–pomiarowego 

odwiertu: 

– 

manometr 

różnicowy  

2  –  oddzielacz,  3  –  urządzenie  do  dodawania  metanolu,  4  –  zwężka  redukcyjna,  5  –  zwężka  do 
syfonowania 6 – odcinek pomiarowy [9, s. 130] 

 
 

Po  zredukowaniu  ciśnienia  strumień  kierowany  jest  do  układu  pomiarowego.  Pomiar 

przepływu  gazu  ziemnego  w  większości  przypadków  dokonywany  jest  przy  użyciu 
gazomierza zwężkowego. Na rysunku 42 przedstawiono schemat gazomierza zwężkowego. 

 

 

Rys. 42. Schemat gazomierza zwężkowego [14, s. 21] 

 

Głównym  elementem  układu  gazomierza  zwężkowego  jest  kryza  pomiarowa,  której 

schemat przedstawiono na rysunku 43 a i b.   

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

74 

 

a) 

 

 

 

b) 

 

Rys.  43.  Schemat  kryzy  pomiarowej:  a)  kryza  pomiarowa  [14,  s.12],  b)  kryza 

pomiarowa w obudowie [14, s. 23] 

 
 

W  oparciu  o  wskazania  takich  urządzeń  jak:  manometr,  termometr  oraz  manometr 

różnicowy obliczany jest strumień gazu.  
 

Obecnie,  na  większości  kopalń  ww.  urządzenia  pomiarowe  zastąpiono  elektronicznymi 

przetwornikami  ciśnienia  (p),  różnicy  ciśnień  (

p)  i  temperatury  (t).  Sygnał  elektryczny 

z tych przetworników przekazywany jest do przelicznika (rysunek 44), którego zadaniem jest 
gromadzenie danych związanych z przepływem oraz przeliczanie strumienia gazu na warunki 
normalne  (ciśnienie:  p  =  101,325  kPa,  temperatura:  t  =  273,15  K  =  0°C  ).  Przykładowy 
schemat podłączeń przetworników przedstawiono poniżej. 

 

a) 

                                    b) 

 

Rys. 44.   Uproszczony  schemat  zwężkowego  gazomierza  kryzowego  (a), zdjęcie  przelicznika  [14,  s.  38],  (b): 

1 –  kryza  z obudową,  2  –  prosty  odcinek  gazociągu  po  stronie  dopływowej,  3  –  prosty  odcinek 
gazociągu  po  stronie  odpływowej,  4  –  przetwornik  różnicy  ciśnienia,  5  –  przetwornik  ciśnienia 
bezwzględnego, 6 – przetwornik temperatury, 7 – przelicznik, 8 – chromatograf, 9 – gęstościomierz, 
[17] 

 

 

Przy  zagospodarowaniu  grupy  odwiertów  (przy  systemie  promienistym)  często  stosuje 

się zbiorczy węzeł redukcyjny rozdzielczy. Układ taki został przedstawiony na rysunku 45.  

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

75 

 

gazociągi 

G

ło

w

ice

 od

w

ie

rt

ów

 

Z

b

io

rcz

y

 w

ęze

ł r

eduk

cy

jno

-

ro

zd

zi

el

czy

 

podg

rz

an

ie

re

duk

cj

ci

śn

ien

ia

 )

 

Separator 

zbiorczy 

Separator 

testowy 

Punkt  

pomiarowy 

Ciąg pomiarowy 

 

 

Rys. 45. Schemat zbiorczego węzła redukcyjno-rozdzielczego  

 
 

Gaz  z  poszczególnych  odwiertów  doprowadzany  jest  do  OC  pod  wysokim  ciśnieniem 

a następnie  kierowany  jest  do  zbiorczego  węzła  redukcyjno-rozdzielczego.  Po  podgrzaniu 
strumienia  gazu  na  wymiennikach  ciepła  następuje  obniżenie  ciśnienia  gazu  na  zwężce 
redukcyjnej. Następnie, poprzez układ zaworów, gaz z wybranego odwiertu kierowany jest na 
ciąg  pomiarowy,  gdzie  następuje  pomiar  ilości  wody  złożowej  na  separatorze  testowym, 
w celu  określenia  wielkości  wykładnika  wodnego  (WW)  oraz  pomiar  strumienia  gazu 
w punkcie  pomiarowym.  Strumienie  gazu  z  pozostałych  odwiertów  kierowane  są  do 
separatora  zbiorczego.  Przełączanie  na  pomiar  strumieni  gazu  z  poszczególnych  odwiertów 
odbywa się automatycznie przez odpowiednio zaprogramowany sterownik. Rozwiązanie takie 
eliminuje  zabudowę  separatora  oraz  układu  pomiarowego  dla  każdego  odwiertu 
indywidualnie, ograniczając znacznie koszty budowy kopalni. 
 

4.12.2. Pytania sprawdzające 

 

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 

1.  Jakie są główne elementy wchodzące w skład węzła redukcyjno-pomiarowego odwiertu? 
2.  Co to jest gazomierz zwężkowy? 
3.  W  oparciu  o  jakie  dane  obliczany  jest  strumień  gazu?  Jakie  urządzenia  wykonują  te 

obliczenia? 

4.  Jakie  znasz  główne  elementy  wchodzące  w  skład  zbiorczego  węzła  redukcyjno-

rozdzielczego? W jaki sposób przeprowadzane są pomiary? 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

76 

4.12.3. Ćwiczenia 

 

Ćwiczenie 1 
 

Naszkicuj  schemat gazomierza zwężkowego. Zaznacz poszczególne  elementy  i opisz  je. 

Określ, co jest głównym elementem gazomierza zwężkowego. 
 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować przybory rysunkowe i arkusz papieru, 
2)  wykonać uproszczony schemat gazomierza zwężkowego, 
3)  zaznaczyć na schemacie poszczególne elementy i opisać je, 
4)  zaznaczyć kierunek przepływu gazu, 
5)  wyszczególnić innym kolorem lub pogrubioną kreską główny element gazomierza, 
6)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory rysunkowe: linijka, ołówek gumka, 

 

kartka papieru A4, 

 

zeszyt. 

 
Ćwiczenie 2 
 

Rozpoznaj  i  opisz,  co  przedstawia  schemat  poniżej.  Nanieś  opisy  dla  poszczególnych 

elementów i omów zasadę działania takiego układu. Gdzie stosuje się przedstawiony układ? 

 

 

Rysunek do ćwiczenia 2 

 
Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować stanowisko pracy,  
2)  zidentyfikować co przedstawia schemat, 
3)  opisać elementy składowe schematu, 
4)  wyjaśnić zasadę działania i zastosowanie przedstawionego układu, 
5)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

77 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory rysunkowe: ołówek, gumka, 

 

kserokopia schematu,  

 

zeszyt. 

 

4.12.4. Sprawdzian postępów 
 

 

 

Czy potrafisz: 

 

Tak 

 

Nie 

1)  wymienić  główne  elementy  wchodzące  w  skład  węzła  redukcyjno-

pomiarowego odwiertu gazowego? 

 

 

 

 

2)  scharakteryzować  gazomierz  zwężkowy, określić  do czego  służy  i  jaka 

jest jego budowa? 

 

 

3)  wymienić,  jakie  parametry  mierzy  się  na odcinku  pomiarowym  w celu 

obliczenia strumienia gazu? 

 

 

 

 

4)  wymienić  elementy  wchodzące  w  skład  zbiorczego  węzła  redukcyjno-

rozdzielczego? 

 

 

 

 

5)  wyjaśnić,  jaka  jest  zasada  przeprowadzania  pomiarów  w  układzie 

zbiorczym? 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

78 

4.13.   Pompy wgłębne przy wydobywaniu ropy naftowej 

 
4.13.1. Materiał nauczania 

 

 

Po zakończeniu eksploatacji samoczynnej stosujemy mechaniczne metody wydobywania 

ropy naftowej z odwiertów. Wcześniej zostały przedstawione metody eksploatacji sprężonymi 
gazami  (gazodźwig,  pompa  wyporowa),  natomiast  poniżej  zostanie  przedstawiona  metoda 
eksploatacji pompami wgłębnymi. 
 

Do eksploatacji ropy naftowej pompami wgłębnymi stosujemy: 

 

pompy  pracujące  z  silnikiem  na  powierzchni  (pompy  tłokowe  żerdziowe,  pompy 
wibracyjne), 

 

pompy pracujące z silnikiem w odwiercie (pompy elektryczne, pompy hydrauliczne).  

 

Tłokowe pompy żerdziowe 
 

Wydobycie  ropy  naftowej  przy  użyciu  żerdziowej  pompy  tłokowej  jest  jednym 

z najpopularniejszych  sposobów  na  wydobycie  ropy  naftowej,  po  zaprzestaniu  samoczynnej 
eksploatacji.  Można  przyjąć,  że  około  90  %  odwiertów  wydobywających  ropę  naftową 
metodami  mechanicznymi  uzbrojonych  jest  w  tego  typu  pompy.  Na  rysunku  46 
przedstawiono  schemat  uzbrojenia  odwiertu  wydobywającego  ropę  naftową  przy  użyciu 
żerdziowej pompy tłokowej. 
 

 

 

Rys. 46. Schemat odwiertu wydobywającego ropę naftową przy użyciu żerdziowej pompy tłokowej: 1 – pompa 

tłokowa, 2 – żerdzie, 3 – rury wydobywcze, 4 – rury okładzinowe, 5 – głowiczka, 6 – żerdż dławikowa 
(laska pompowa), 7 – kiwak pompowy, 8 – silnik napędowy [16] 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

79 

Zestaw  do  pompowania  ropy  naftowej  składa  się  głównie  z  pompy  wgłębnej,  żerdzi, 

głowiczki  pompowej  oraz  napędu  pompy  wgłębnej.  Napęd  może  być  indywidualny  dla 
każdego  odwiertu  lub  grupowy  w  przypadku  odwiertów  płytkich  o  niedużym  skoku  tłoka 
pompy.  

Zasada działania pompy względnej została przedstawiona na rysunku 47. 

 

Rys. 47.

  

Schemat działania standardowej pompy  wgłębnej, a) cykl rozpoczęcia przemieszczania tłoka pompy 
wgłębnej  w  dół  –  cykl  wytłaczania  cieczy  z  cylindra  do  rur  pompowych:  1  –  zawór  ssący  cylindra 
pompy  wgłębnej,  2  –  cylinder,  3  –  zawór  tłoka  pompy,  4  –  tłok,  5  –  rury  wydobywcze,  b)  cykl 
przesuwu tłoka od górnego martwego punktu (g.m.p.) do dolnego martwego punktu (d.m.p.), c) cykl 
rozpoczęcia zassania cieczy – posuwu tłoka do góry, d) skrajna pozycja tłoka przy posuwie do góry 
(koniec cyklu zassania cieczy do cylindra) [13, s. 229] 

 
 

Przyjmujemy, że tłok znajduje się w górnym martwym punkcie (g.m.p), w którym zawór 

tłoka  pompy  (3)  jest  zamknięty.  Podczas ruchu  tłoka (4)  w  dół  zawór  zostaje otwarty  i tłok 
pogrąża się w ropie wraz z żerdziami, przesuwając się do dolnego martwego punktu (d.m.p). 
Utrzymanie  słupa  cieczy  w  rurach  wydobywczych  (5)  w  tym  momencie  uzyskujemy  przez 
zamknięcie zaworu ssącego w dolnej części pompy (1). Podczas ruchu tłoka w górę następuje 
otwarcie  zaworu  ssącego  (1)  powodując  napełnienie  cylindra  (2)  nową  porcją  ropy.  Zawór 
w tłoku  podczas  ruchu  w  górę  pozostaje  zamknięty,  powodując  wypchnięcie  ropy  z  rur 
wydobywczych  na  powierzchnię.  Podczas  tego  ruchu  obciążenie  od  słupa  cieczy  w  rurach 
wydobywczych przejmują żerdzie pompowe. 

 

 

Główne zalety pomp tego typu to: 

 

prosta budowa oraz łatwość eksploatacji, 

 

stosunkowo wysoki współczynnik sprawności wolumetrycznej, 

 

możliwość zastosowania pomp wgłębnych różnego typu i rozmiarów, 

 

łatwość regulacji wydajności pompy poprzez zmianę częstotliwości oraz amplitudy ruchu 
tłoka, 

 

stosunkowo długi okres użytkowania, 

 

niski koszt remontu pomp wgłębnych. 

 

 

Podstawowe wady stosowania pomp żerdziowych, to: 

 

ograniczenie,  w  zakresie  głębokości  pompowania  wynikające  z  granicznych  obciążeń 
żerdzi pompowych, 

 

wysokie  zużycie  żerdzi  pompowych  oraz  rur  wydobywczych  przy  pompowaniu 
odwiertów skrzywionych.  

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

80 

Pompy wibracyjne 
 

Zasada  działania  pompy  wibracyjnej  oparta  jest  na  wykorzystaniu  energii  kolejnych 

wydłużeń  i  skurczów  kolumny  rur  wydobywczych  spowodowanych  zmienną  siłą 
wymuszającą. Na rysunku 48 przedstawiono schemat budowy takiej pompy. 

 

Rys. 48.   Schemat  działania  pompy  wgłębnej  wibracyjnej:  1  –  wibrator,  2  –  płyta,  3  –  sprężyny  spiralne,  

4  –  głowica  dwukolumnowa,  5  pierścień  blokujący  złączkę  połączenia  gwintowego,  6  –  rury 
okładzinowe, 7 – zawory kulkowe, 8 – centralizator [ 13, s. 226] 

 
 

Układ  pompowy  składa  się  z  rur  wydobywczych,  w  złączkach  których  zamontowano 

zawory  kulowe  (7).  Kulki  zaworów  powinny  być  o  małej  masie,  dlatego  wykonuje  się  je 
z bakelitu,  aluminium  lub  tworzyw  sztucznych.  W  celu  zmniejszenia  tarcia  rur 
wydobywczych  montowane  są  centralizatory  rur  (8).  Wylot  kolumny  rur  wydobywczych 
podwieszony  jest  w  płycie  (2),  która  osadzona  jest  na  kilkunastu  sprężynach  spiralnych. 
Dzięki  tym  sprężynom  kolumna  rur  wydobywczych  zaczyna  drgać  z  amplitudą  10–15  mm. 
Drgania  te  wywołane  są  przez  wibrator  (1),  który  wykorzystuje  dwa  ekscentryczne  koła 
zamachowe,  obracające  się  w  przeciwnych  kierunkach.  Wibrator  może  być  napędzany 
silnikiem elektrycznym lub spalinowym. Drgania kolumny powinny być tak dobrane, aby nie 
przekraczać 

granicy 

sprężystości 

materiału 

rur 

wydobywczych. 

Aby 

zapobiec 

samorozkręceniu się złączek rurowych stosuje się pierścienie blokujące (5). 
 

Zasada działania pompy jest następująca. Dolna część rur wydobywczych zanurzona jest 

w cieczy złożowej. Początkowo rury w czasie wibracji wydłużają się o 10–15 mm powodując 
podniesienie  kulki  z  jednoczesnym  przemieszczeniem  cieczy  do  góry.  Podczas  ściskania 
kolumny  (skracania),  kulka  opada  do  gniazda  uniemożliwiając  przemieszczenie  się  cieczy 
w dół. Powtarzanie się tych cykli powoduje wydobycie cieczy złożowej na powierzchnię. 
 

Podstawowymi zaletami pompy wibracyjnej jest: 

 

prosta budowa urządzenia pompowego, 

 

możliwość wydobywania ropy z piaskiem, 

 

duża prędkość pompowania, 

 

niewielkie straty energii. 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

81 

 

Podstawowymi  wadami  pomp  tego  typu  jest  możliwość  uszkodzenia  połączeń 

gwintowych w wyniku wibracji oraz znaczne pogorszenie pracy pompy przy dużej zawartości 
parafiny w ropie. 
 
Pompy elektryczne 
 

Pompy  wgłębne  odśrodkowe  napędzane  silnikami  elektrycznymi  stosowane  są  do 

wydobywania  ropy  naftowej  z  odwiertów  głębokich  z  bardzo  dużymi  wydatkami  
(do 12700 m

3

/dobę). Zestaw wydobywczy pompy składa się z trzech podstawowych części:  

 

elektrycznego silnika napędowego, 

 

protektora, 

 

wielostopniowej pompy odśrodkowej.  

 

Wały  silnika  elektrycznego  oraz  pompy  odśrodkowej  połączone  są  ze  sobą  poprzez 

protektor  złączami  sprzęgłowymi  w  jedną  całość.  Odległość  pomiędzy  silnikiem  a  pompą 
powinna  być  jak  najmniejsza  w  celu  zwiększenia  współczynnika  sprawności  energetycznej. 
Schemat  uzbrojenia  napowierzchniowego  oraz  wgłębnego  zestawu  pompy  został 
przedstawiony na rysunku 49. 

                      

 

   

                                               a)                                                                   b) 

Rys. 49.   Pompa odśrodkowa napędzana silnikiem elektrycznym: a) wyposażenie wgłębne i napowierzchniowe 

[1,  s.  739],  b)  schemat  zestawu  pompowego:  1  –  pompa  wgłębna  odśrodkowa,  2  –  separator  gazu 
ziemnego,  3  –  protektor,  4  –  kabel  elektryczny,  5  –  silnik  elektryczny,  6  –  stacja  sterownicza 
z autotransformatorem [13, s. 185] 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

82 

 

Zestaw  pompowy  zapuszczany  jest  do  odwiertu  na  rurach  wydobywczych,  wzdłuż 

których  montowany  jest  równolegle  elastyczny  kabel  zbrojony,  doprowadzający  energię 
elektryczną do silnika pompy. 
 

Silnik  zasilany  jest  regulowanym  napięciem  trójfazowym  z  autotransformatora. 

Sterowanie  oraz  kontrola  pracy  pompy  wykonywana  jest  za  pomocą  stacji  sterowniczej. 
Silnik  asynchroniczny  prądu  trójfazowego  wypełniony  jest  olejem  transformatorowym 
o ciśnieniu  nieco  wyższym  od  ciśnienia panującego w odwiercie.  Ma  on za  zadanie ochronę 
silnika  przed  działaniem  płynu  złożowego.  Za  wytworzenie  odpowiedniego  ciśnienia 
odpowiedzialny  jest  protektor,  który  montowany  jest  między  silnikiem  a  pompą.  Olej 
znajdujący  się  w  protektorze  ma  również  za  zadanie  smarowanie  łożysk  wału  silnika  oraz 
łożysk pompy. 

Pompy  stosowane  w  tych  zestawach  są  to  pompy  odśrodkowe  wielostopniowe.  Ilość 

stopni  uzależniona  jest  od  głębokości  pompowania  i  wynosi  od  kilkunastu  do  kilkuset. 
Parametry  pompy  (wydajność,  głębokość  pompowania)  powinny  być  tak  dobrane,  aby 
uzyskać  jak  największy  współczynnik  sprawności  mechanicznej.  Najkorzystniejsze  warunki 
pracy  pompy  uzyskamy  wtedy,  gdy  wydajność  odwiertu  równa  się  optymalnej  wydajności 
pompy.  Przykładowy  wykres  wydajności  pompy  w  zależności  od  głębokości  pompowania 
przy uwzględnieniu współczynnika sprawności przedstawiona na rysunku 50. 

 

 

 

Rys.  50.  Zmiana  wydajności  pompy  w  zależności  od  głębokości  pompowania  przy  uwzględnieniu 

współczynnika sprawności [7, s. 221] 

 

W  przypadku  występowania  większej  ilości  wolnego  gazu  w  wydobywanej  ropie 

sprawność  wolumetryczna  pompy  ulega  znacznemu  zmniejszeniu.  W  celu  wyeliminowania 
tego  zjawiska  pompę  zapuszcza  się  głębiej  pod  poziom  dynamiczny  lub  montuje  się  do 
zestawu pompowego separator gazowy. 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

83 

Pompy hydrauliczne 
 

Pompy wgłębne z napędem hydraulicznym stosowane są do wydobywania ropy naftowej 

z  głębokich  odwiertów  kierunkowych  (do  4000  m).  Stosuje  się  ją  przeważnie  przy 
pompowaniu  cieczy  korozyjnych  o  dużej  lepkości.  Schemat  instalacji  powierzchniowej  oraz 
wgłębnej przedstawiono na rysunku 51. 

 

Rys. 51.   Schemat instalacji powierzchniowo-wgłębnej dla napędu pompy  wgłębnej hydraulicznej,

 

a) schemat 

podnoszenia  pompy  wgłębnej  hydraulicznej  w  odwiercie  wydobywczym,

 

b)  schemat  instalacji 

powierzchniowo-wgłębnej  pompy  hydraulicznej:

 

1  –  rurociąg,  2  –  zbiornik  cieczy  roboczej,  

3  –  rurociąg  zasysający  ciecz  roboczą,  4  –  pompa  wysokociśnieniowa  tłokowa,  5  –  manometr,  
6 – separator, 7 – rurociąg wypływowy, 8 – rurociąg tłoczący, 9 – głowica eksploatacyjna i armatura 
wylotu  odwiertu  wydobywczego,  10  –  rury  wydobywcze  63  mm,  11  –  rury  wydobywcze  102  mm,  
12  –  rury  okładzinowe,  13  –  pompa  hydrauliczna  zapuszczona  do  odwiertu  wydobywczego,  
14 – gniazdo pompy hydraulicznej, 15 – stożek oporowy, 16 – zawór odwrotny, 17 – płyn złożowy, 
18 – ciecz robocza, 19 – wydobywana ciecz – mieszanina cieczy roboczej i ropy naftowej [13, s. 213]

 

 

 

Instalacja napowierzchniowa składa się z pompy wysokociśnieniowej tłokowej, zbiornika 

cieczy roboczej oraz separatora. Natomiast w skład zestawu pompy zapuszczonej do odwiertu 
wchodzi  silnik  hydrauliczny  i  tłokowa  pompa  wgłębna.  Odwiert  uzbrojony  jest  w  dwie 
kolumny  rur  wydobywczych  zapuszczonych  współśrodkowo  do  odwiertu.  Zestaw  pompy 
hydrauliczny  zapuszczony  jest  na  spód  odwiertu  wewnętrznymi  rurami  wydobywczymi  do 
gniazda  oporowego.  Tłoki  pompy  hydraulicznej  oraz  silnika  są  ze  sobą  połączone  trzonem. 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

84 

Zestaw pompowy uruchamiany jest ciśnieniem cieczy roboczej zatłaczanej do wewnętrznych 
rur  wydobywczych.  Między  pompą  hydrauliczną  a  silnikiem  zamontowane  jest  urządzenie 
suwakowo rozdzielcze, które umożliwia skierowanie strumienia cieczy roboczej  nad lub pod 
tłok  silnika  hydraulicznego.  Powoduje  to  wytworzenie  ruchu  posuwisto-zwrotnego  tłoka 
silnika  a  zarazem  pompy  hydraulicznej,  która  wytłacza  na  powierzchnię  ropę  wraz  z  cieczą 
roboczą  przestrzenią  między  rurami  wydobywczymi.  Najczęściej  pompy  pracują 
z częstotliwością 40–62 skoków/minutę. 

W  związku  z  tym,  że  ciecze  te  ulegają  zmieszaniu,  jako  ciecz  roboczą  używa  się  ropę 

odgazowaną  z  tego  samego  odwiertu.  Na  powierzchni  ropa  z  cieczą  roboczą  kierowana  jest 
do  separatora  gdzie  cześć  strumienia  kierowana  jest  do  zbiornika  cieczy  roboczej,  skąd 
ponownie przez pompę jest zatłoczona do odwiertu. 

W  przypadku  awarii  zestaw  pompowy  może  być  wydobyty  na  powierzchnię  przez 

skierowanie cieczy roboczej do przestrzeni międzyrurowej – rysunek 51 a. 
 

4.13.2. Pytania sprawdzające 

 

 

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 

1.  Jakie  dwie  grupy  pomp  wgłębnych  (ze  względu  na  położenie  silnika)  stosowane  są 

w eksploatacji ropy naftowej? Jakie rodzaje pomp zaliczysz do poszczególnych grup? 

2.  Na jakiej zasadzie działa tłokowa pompa żerdziowa? Jakie są jej wady i zalety? 
3.  Z jakich elementów skonstruowana jest pompa wibracyjna oraz kiedy jest stosowana? 
4.  Z jakich głównych elementów składa się zestaw wydobywczy pompy elektrycznej? 
5.  W jakich odwiertach wykorzystuje się pompy elektryczne? 
6.  Co to są pompy hydrauliczne?  
7.  Jaka jest zasada działania pompy hydraulicznej? 
 

4.13.3. Ćwiczenia 
 

Ćwiczenie 1 

Wypełnij poniższą tabelę wpisując odpowiednie informacje. 

 

RODZAJ POMPY 

 

 

 

 

 

GŁÓWNE 

ELEMENTY 

ZESTAWU 

 

 

 

 

UMIEJSCOWIENIE 

SILNIKA 

 

 

 

 

RODZAJ NAPĘDU 

 

 

 

 

WADY 

 

 

 

 

ZALETY 

 

 

 

 

W JAKICH 

ODWIERTACH 

 

 

 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

85 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować przybory piśmiennicze, 
2)  posługując się notatkami z wykładu i poradnikiem wypełnić tabelę, 
3)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 

 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory piśmiennicze, 

 

kserokopia tabeli do wypełnienia, 

 

zeszyt. 

 
4.13.4. Sprawdzian postępów 

 
Czy potrafisz: 

 

Tak 

 

Nie 

1)  wyróżnić dwie grupy pomp wgłębnych pod kątem posadowienia silnika 

i przypisać im poszczególne rodzaje pomp? 

 

 

2)  wyjaśnić zasadę działania tłokowej pompy żerdziowej? 

 

 

3)  wymienić elementy budowy pompy wibracyjnej? 

 

 

4)  określić,  z  jakich  elementów  składa  się  pompa  elektryczna  i  kiedy  

jest stosowana? 

 

 

5)  wyjaśnić, na jakiej zasadzie działa pompa hydrauliczna? 

 

 

 

 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

86 

4.14.   Uzbrojenie 

napowierzchniowe 

wgłębne 

odwiertów 

pompowanych 

 

4.14.1. Materiał nauczania 

 
 

Dzięki  prostej  budowie  i  łatwej  eksploatacji  żerdziowe  tłokowe  pompy  wgłębne  są 

najczęściej  stosowanym  urządzeniem  do  wydobywania  ropy  naftowej.  Mogą  być  stosowane 
do  zróżnicowanych  warunków  złożowych  (różne  wydajności,  głębokości  pompowania, 
lepkości płynów oraz stopnia zanieczyszczenia). 

 

 

Na  rysunku  52  przedstawiono  schemat  uzbrojenia  wgłębnego  i  napowierzchniowego 

odwiertu do eksploatacji żerdziową pompą wgłębną. 

 

 

Rys. 52.   Schemat indywidualnego urządzenia pompowego z napędem pompy wgłębnej żerdziowej: 1 – poziom 

skały zbiornikowej, 2 – kotwiczny chwytacz rur wydobywczych, 3 – pompa wgłębna, 4 – kolumna rur 
wydobywczych,  5  –  kolumny  rur  okładzinowych,  6  –  głowica  odwiertu,  7  –  rurociąg  wypływowy,  
8  –  żerdzie  pompowe,  9  –  uchwyt  żerdzi  dławikowej,  10  –  podwieszenie  linowe,  11  –  głowica 
balansu,  12  –  bolce  zwrotne,  13  –  wahacz,  14  –  łożyska  wahacza,  15  –  podpora  z  zastrzałami,  
16  –  podstawa  żurawia  pompowego,  17–  rama  fundamentowa,  18  –  reduktor,  19  –  pociągacz  
i łożysko krzyżowania pociągacza, 20 – łożysko drążka, 21 – drążek, 22 – przeciwciężar, 23 – korba, 
24  –  łożysko  czopa,  25  –  przekładnia  z  paskami  klinowymi  i  obudową,  26  –  silnik  napędowy,  
27 – dźwignia hamulca [13, s. 228] 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

87 

Głównym wyposażeniem wgłębnym zestawu jest żerdziowa pompa wgłębna. 
Pompy wgłębne produkowane są w dwóch typach: 

 

rurowe – w których cylinder pompy dokręcany jest do kolumny rur wydobywczych. 
Pompy  tego  typu  charakteryzują  się  nierozłączną  częścią  z  rurami  wydobywczymi. 

Zapuszczane  są  do  odwiertu  najczęściej  razem  z  rurami  wydobywczymi.  Schemat  działania 
tego typu pompy przedstawiono na rysunku 53. 

 

wpuszczane  –  w  których  pompa  osadzona  jest  w  pompowym  łączniku  posadowym 
(pompy  tego  typu  mogą  być  wpuszczane  i  zapinane  w  rurach  okładzinowych  lub 
wydobywczych).  Charakteryzują  się  tym,  że  komplet  pompy  wgłębnej  (tłok  i  cylinder) 
zapuszczany  jest  do  rur  wydobywczych  za  pomocą  żerdzi  pompowych.  Pod  względem 
konstrukcyjnym pompy te produkowane są w dwóch odmianach: z nieruchomym tłokiem 
i ruchomym cylindrem oraz z nieruchomym cylindrem i ruchomym tłokiem. Na rysunku 
54 przedstawiono schemat działania tego typu pomp. 

 

Rys. 53

Schemat działania pompy wgłębnej rurowej [11, s. 15] 

 

 

 

Rys. 54.

 

Schemat działania pompy wgłębnej wpuszczanej [11, s. 15] 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

88 

 

Podział  pomp  dokonywany  jest  również  pod  względem  sposobu  kotwiczenia  pompy 

w odwiercie. Generalnie występują dwa rodzaje mocowań pomp żerdziowych (rys. 55 i 56): 

 

mechaniczne, 

 

manszetowe. 

 

 

Rys. 55.   Schemat  mocowania  mechanicznego  pompy  wgłębnej  w  rurach  wydobywczych:  1  –  łącznik 

kotwiczny, 2 – oprawka kotwiczna, 3 – pierścień uszczelniający, 4 – but kotwiczny [13, s. 265] 

 

Rys. 56.   Schemat  mocowania  manszetowego  pompy  wgłębnej  w  rurach  wydobywczych:  1  –  oprawka 

kotwiczna  dociskowa,  2  –  manszety  uszczelniające  3  –  kotwiczna  złączka,  4  –  pierścień  oporowy,  
5 – nakrętka manszetowa, 6 – łącznik dolny [13, s. 266] 

 
 

Według  typu  kotwiczenia  zamka  pompy  wgłębne  wpuszczane  dzielą  się  na  pompy 

z kotwiczeniem zamka: 

 

w dolnej części pompy, 

 

w górnej części pompy, 

 

w dolnej i górnej części pompy. 

 

Warianty kotwiczenia pomp zostały przedstawione na rysunku 57. 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

89 

 

Rys. 57.   Schemat  mocowania  w  rurach  wydobywczych  pomp  wgłębnych  wpuszczanych  z  cylindrem 

nieruchomym: a – w dolnej części, b– w górnej części, c– w górnej i dolnej części [13, s. 241] 

 

Klasyfikacja  żerdziowych  pomp  wgłębnych  ujęta  jest  w  normie  API  11  AX. 

Charakteryzuje ona pompy w zależności od funkcji spełnianej przez cylinder i tłok, sposobu 
kotwiczenia  zamka  pompy  poprzez  odpowiednie  oznaczenie  literowe.  Klasyfikacja  pomp 
została  przedstawiona  na  rysunku  58.  Natomiast  w  tabeli  numer  2  oraz  3  przedstawiono 
schemat oznaczeń pomp według ww. normy. 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

90 

 

Rys. 58.   Klasyfikacja  pomp  wgłębnych  według  norm  API  (American  Petroleum  Institute):  1–8 rodzaje,  typy 

i konstrukcje  pomp  wgłębnych  żerdziowych  według  oznaczeń  literowych,  R  –  pompa  wgłębna 
wpuszczana  do  rur  wydobywczych,  H  –  pompa  z  cylindrem  grubościennym  i  metalowym  tłokiem,  
A – pompa z górnym mocowaniem zamka, L – pompa z cylindrem tulejowym i tłokiem metalowym,  
W  –  pompa  z  cylindrem  cienkościennym  i  metalowym  tłokiem,  S  –  pompa  z  cylindrem 
cienkościennym  i  miękkim  uszczelnieniem  tłoka,  B  –  pompa  z  dolnym  mocowaniem  zamka,  
T – pompa z dolnym mocowaniem zamka i nieruchomym tłokiem [13, s. 230] 

 

Tabela  2. Schemat oznaczeń pomp według normy API 

Tłok metalowy 

Tłok z miękkim uszczelnieniem

Cylinder 

Cylinder 

Treść 

Cienkościenny

Grubościenny 

Cienkościenny  Grubościenny

Pompy żerdziowe wpuszczane 

 

cylinder nieruchomy, górny zaczep 

łącznika pompy 

 

cylinder nieruchomy, dolny zaczep 

łącznika pompy   

 

tłok nieruchomy, dolny zaczep  

łącznika pompy   

 

RWA 

 

RWB 

 

RWT 

 

 

RHA 

 

RHB 

 

RHT 

 

 

RSA 

 

RSB 

 

RST 

 

 

– 

 

– 

 

– 

Pompy żerdziowe rurowe 

– 

TH 

TL 

TP 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

91 

Specyfikacja  API  11  AX  wprowadza oznaczenia  pomp  żerdziowych według  następującej 

zasad: 

 

  

XX –

 

 XXX   X  X  X  X   X –

 

 X

 

 

X

  

D

ługość łączników przedłużających pompy w [

 

ft

 

]

  

D

ługość tłoka pompy w [ft]

 

 

D

ługość cylindra w [ft]

  

           

  

Typ zaczepu pompy:

 

  

                               C– typu manszetowego

 

  

                               M – typu mechanicznego 

  

Lokalizacja posadowienia zaczepu

 

pompy :

   

A –

 

 W górnej cz

ęści pompy

 

  

B –

 

 W dolnej cz

ęści pompy

 

 

T –

 

 W dolnej cz

ęści pompy przy ruchomym

 

  

      cylindrze

  

  

  

Typ cylindra : 

 

      H –

 

 grubo

ścienny

 

  

      B –

 

 cienko

ścienny

  

      S –

 

 cienko

ścienny

  

      P –

 

 

   

grubo

ścienny

  

Dla t

łoków z uszczelnieniem 

  

metal – metal

  

Typ  pompy : R – pompy wpuszczane

 

  

                      T –

 

 pompy rurowe

 

  

 

Średnica zewnętrzna pompy :

 

 

125 –  1 1/4”    (31,8 mm )   

  

150 – 1 1/2”     (38,1 mm )

 

 

175–

 

  1 3/4”     (44,5 mm )

 

 

178 – 1 25/32” (45,2 mm )

 

  

200 – 2”           (50,9 mm )

 

 

225 – 2 1/4”     (57,2 mm )

 

 

250 – 2 1/2”     (63,5 mm )

 

 

275 – 2 3/4”     (69,9 mm )

  

 

   

Rodzaj rury wydobywczej : 15 –

 

  1,99”  (48,3 mm )

  

                                            20 –

 

  2 3/8” (60,3 mm )

  

                                            25 –

 

  2 7/8” (73,0 mm )

  

                                            30 –

 

  3 1/2” (88,9 mm )

  

Przyk

ład : 20 –

 

125 RHBC 10

 

–4–2

  

Pompa do rur wydobywczych 2 3/8”,

 

  

średnicy zew. 1 1/4” wpuszczana, o 

grubo

ściennym cylindrze, 

 

metalowym uszczelnieniem t

łoka, dolnym zaczepem typu 

manszetowego

 

 

o d

ł. cylind

 

ra 10ft, d

ł. tłoka 4ft,  długości łączników przedłużających  

2ft.

  

  
ft –  stopa,  1ft = 0, 3048 [m]  

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

92 

 

W zależności od warunków pracy pomp żerdziowych przy ich wyborze należy uwzględnić 

wady i zalety wynikające z ich rozwiązań konstrukcyjnych – tabela 3. 
 

Tabela 3.  Wady i zalety stosowania poszczególnych typów pomp żerdziowych 

Rodzaj pompy 

Zalety 

Wady 

 

RHAC, RHAM 

Zalecane 

odwiertach 

gdzie 

występuje: 

„zapiaszczenie”  w  odwiertach  o  niskim  poziomie 
cieczy  oraz  odwiertach  gdzie  występuje  duże 
zgazowanie ropy z uwagi na maksymalne zanurzenie 
zaworu ssącego. 

W  głębokich  odwiertach  istnieje 
możliwość  rozerwania  cylindra  – 
szczególnie  przy  niskim  poziomie 
cieczy.  

 

RHBC, RHBM 

Zalecane w odwiertach gdzie występuje niski poziom 
cieczy,  w  odwiertach  o  dużym  zgazowaniu,  w 
odwiertach  głębokich  i  przy  dużych  skokach  pomp, 
zawór ssący blisko zaczepu minimalizuje pienienie,  

Pompa  nie  nadaje  się  do  pracy 
w odwiertach” 

„piaszczących” 

z uwagi 

na 

możliwość 

zatarcia 

cylindra podczas pracy i  wyciągania.  

 

 

RHTC, RHTM 

Zalecana  w  odwiertach  „piaszczących”  –  ruchomy 
cylinder  zapobiega  gromadzeniu  się  cząstek  stałych 
wokół  pompy,  wysoko  umieszczono  zawór  tłoczący 
uniemożliwia  dostawanie  się  cząstek  stałych  wokół 
pompy. 

Gorsze  warunki  pracy  w  odwiertach 
o niskim statycznym poziomie cieczy, 
mniejszy  zwór  ssący,  w  głębokich 
odwiertach  możliwość  wyboczenia 
tłoka. 

 

TH, TP 

 
Zalecana w odwiertach o dużych wydajnościach. 

przypadku 

wymiany 

pompy 

konieczność 

wciągnięcia 

całego 

zestawu rur wydobywczych 

 

 

Następnym elementem zestawu wydobywczego są żerdzie pompowe. 
Zadaniem  żerdzi  pompowych  jest  przekazywanie  ruchu  posuwistego  między  żurawiem 

pompowym a tłokiem pompy. 

W  normie  API  –  11B  przedstawiono  warunki  produkcji  żerdzi  pompowych  oraz 

wymagania  odnośnie  kontroli  jakości.  Wymiary  żerdzi  pompowych  wg  specyfikacji  tej 
normy zostały przedstawione w tabeli 4.  

 

Tabela 4.  Wymiary żerdzi pompowych 

Nominalna 

 średnica pręta 

Długość 

pręta 

Wymiar  

pod klucz 

Dł. wycięcia  

pod klucz 

Średnica  

kołnierza 

Długość    

  czopa 

[mm] 

[mm] 

Ws 

[mm] 

Wl 

[mm] 

Gf 

[mm] 

Ls 

[mm] 

 

15,9 
19,0 
22,2 
25,4 
28,6 

 

7620 

lub 

9140 

22,225 
25,400 
25,400 
33,337 
38,100 

31,75 
31,75 
31,75 
38,10 
41,27 

31,75 
31,75 
41,27 
50,80 
57,15 

31,75 
36,50 
41,27 
47,62 
53,97 

 

Odchyłka 

 

±

 50,8 

 

±

 0,794 

 

Min. wymiar 

 

API 

+1,57 
–0,00 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

93 

Zgodnie ze  specyfikacją  API – 11B stale przeznaczone do produkcji żerdzi pompowych 

nie  mają  określonego  składu  chemicznego.  Określone  są  tylko  klasy  wytrzymałościowe 
na rozciąganie: 

 

klasy K  590 – 790 N/mm

2

 

klasy C 630 – 790  N/mm

2

 

klasy D 790 – 965 N/mm

2

Żerdzie  między  sobą  łączone  są  przy  użyciu  złączek.  Wygląd  oraz  wymiary  zostały 

przedstawione na rysunku 59 oraz w tabeli 5. 

 

Rys. 59. Żerdzie i złączki [11, s. 64] 

 

Tabela 5. Wymiary złączek mufowych dla żerdzi pompowych [13, s. 277] 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

94 

zwężka 
regulowana 

zawór 
kulowy 

laska 
pompowa
 

zwężka 
regulowana 

dławik z 
prewenterem 

odprowadzenie płynu 
 

Żerdź dławikowa 

Żerdź  dławikowa  łączy  kolumnę  żerdzi  pompowych  z  napędem  pompowym  zestawu. 

Ze względu na wysokie wymagania odnośnie korozji oraz odporności na ścieranie wykonuje 
się ją ze specjalnej wysokostopowej stali chromowo-niklowo-manganowo-molibdenowej. 
 
Głowiczka pompowa 

Zadaniem  głowiczki  pompowej  jest  uszczelnienie  żerdzi  dławikowej  oraz  skierowanie 

ropy  do  instalacji  przyodwiertowej.  Przykładowy  schemat  zagłowiczenia  odwiertu 
pompowego oraz zdjęcie przedstawiono na rysunku 60.  

                   

 

 
 

             a)                                                                       b) 
 

Rys. 60. Zagłowiczenie odwiertu pompowego: a) schemat, b) zdjęcie

 

 
Napęd pompy wgłębnej 
 

Indywidualny  żuraw  pompowy  (kiwak)  napędzany  jest  najczęściej  silnikiem 

elektrycznym lub spalinowym.  
Na  rysunku  61  przedstawiono  schemat  oraz  zdjęcie  typowego  żurawia  pompowego. 
Szczegółowy opis takiego napędu został przedstawiony w rozdziale 4.16. poradnika. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                           a)                                                                                        b) 

Rys. 61. Żuraw pompowy: a) schemat, b) zdjęcie

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

95 

 

W przypadku konieczności użycia urządzeń o długim skoku żerdzi dławikowej (do 10 m) 

stosowane są rozwiązania typu masztowego. W urządzeniach takich kolumna żerdzi może się 
przemieszczać  w  odwiercie  za  pomocą  taśmy  lub  łańcucha  nawiniętych  na  bęben  obracany 
rewersowo przez silnik elektryczny. Bęben wyciągu usytuowany jest w taki sposób, że koniec 
elementu  ciągnącego  porusza  się  zgodnie  z  osią  odwiertu  i  połączony  jest  z  żerdzią 
dławikową. Drugi koniec połączony jest z przeciwciężarem i przemieszcza się w przeciwnym 
kierunku. Przykład takiego rozwiązania przedstawiono poniżej na rys. 62.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  

 

 
 
       

               

 a)   

 

 

 

 

 

 

  

 

 

b) 

 

Rys. 62. Napęd pompy typu masztowego: a) schemat, b) zdjęcie

 

 
 

Głównymi zaletami urządzeń o długim skoku żerdzi dławikowej jest: 

 

duża wydajność dochodząca do 250 ton/dobę, 

 

duża głębokość zapuszczenia pompy do 2400 m, 

 

mniejsze obciążenie dynamiczne na żerdzie (zmniejszenie zmęczeniowych urwań żerdzi), 

 

możliwość pompowania ropy o dużej lepkości od 0,1 do 3 Pa∙s. 

 

4.14.2. Pytania sprawdzające 

 

 

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 

1.  Co to jest żerdziowa tłokowa pompa wgłębna?  
2.  Jakie  są  poszczególne  elementy  schematu  uzbrojenia  wgłębnego  i  napowierzchniowego 

odwiertu do eksploatacji żerdziową pompą wgłębną? 

3.  Jakie znasz typy żerdziowych tłokowych pomp wgłębnych? 
4.  Jak dzielą się pompy pod względem sposobu kotwiczenia w odwiercie? 
5.  Jaki jest podział pomp pod względem typu kotwiczenia zamka pompy? 
6.  Co klasyfikuje norma API 11 AX? Co oznaczają poszczególne symbole literowe? 
7.  Według jakich zasad specyfikacja API 11 AX wprowadza oznaczenia pomp żerdziowych? 

Jakie parametry opisują kolejne grupy kodu? 

8.  Jakie wady i zalety konstrukcyjne należy uwzględnić przy wyborze pomp żerdziowych? 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

96 

9.  Jakie znasz klasy wytrzymałościowe na rozciąganie dla stali przeznaczonych do produkcji 

żerdzi pompowych wymienione w normie API – 11B? 

10. Co to jest żerdź dławikowa? 
11. Co to jest i do czego służy głowiczka pompowa? 
12. Co stanowi napęd żerdziowej pompy wgłębnej? 
13. Kiedy do wydobywania ropy stosuje się urządzenie typu masztowego? 

 
4.14.3. Ćwiczenia 
 

Ćwiczenie 1 
 

Korzystając  ze  schematu  indywidualnego  urządzenia  pompowego  z  napędem  pompy 

wgłębnej żerdziowej wymień i opisz jego elementy. Jakie typy pomp wgłębnych montowane 
są w takich urządzeniach? 

 

Rysunek do ćwiczenia 1 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

97 

Oceniając pracę uczniów, nauczyciel zwraca uwagę na poprawność opisu poszczególnych 

elementów schematu, oraz na sposób prezentacji wyników. 

 

Sposób wykonania ćwiczenia 

 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przypomnieć  sobie,  jakie  elementy  wchodzą  w  skład  wyposażenia  wgłębnego 

i napowierzchniowego odwiertu do eksploatacji żerdziową pompą wgłębną, 

2)  rozpoznać odpowiednie elementy na schemacie i opisać je, 
3)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 

 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory do pisania, 

 

kserokopia schematu układu, 

 

zeszyt. 

 

Ćwiczenie 2 
 

Posługując się kopią schematu przedstawionego w normie  API 11  AX opisz oznaczenia 

pomp: 

  

XX - XXX   X  X  X  X   X - X-X

D

ługość łączników przedłużających pompy w [ft]

D

ługość tłoka pompy w [ft]

D

ługość cylindra w [ft]

           

Typ zaczepu pompy:

                               C- typu manszetowego

                               M - typu mechanicznego 

Lokalizacja posadowienia zaczepu

pompy :
A - W górnej cz

ęści pompy

B - W dolnej cz

ęści pompy

T - W dolnej cz

ęści pompy przy ruchomym

      cylindrze

  

Typ cylindra : 
      H - grubo

ścienny

      B - cienko

ścienny

      S - cienko

ścienny

      P -grubo

ścienny

 

Dla t

łoków z uszczelnieniem 

metal - metal

Typ  pompy : R - pompy wpuszczane

 

                      T - pompy rurowe

 

Średnica zewnętrzna pompy :

125 -  1 1/4”    (31,8 mm )   

 

150 - 1 1/2”     (38,1 mm )

 

175-  1 3/4”     (44,5 mm )

 

178 - 1 25/32” (45,2 mm )

 

200 - 2”           (50,9 mm )

 

225 - 2 1/4”     (57,2 mm )

 

250 - 2 1/2”     (63,5 mm )

 

275 - 2 3/4”     (69,9 mm )

 

 

Rodzaj rury wydobywczej : 15 -  1,99”  (48,3 mm )

 

                                            20 -  2 3/8” (60,3 mm )

 

                                            25 -  2 7/8” (73,0 mm )

 

                                            30 -  3 1/2” (88,9 mm )

 

 

1.  25-175 RHAM  12-4-4 
2.  25-225 TH   

11-4-5 

3.  20-125 RHBC 

12-4-3 

4.  30-250 RST       14-4-4 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

98 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować przybory do pisania i kartkę papieru, 
2)  posługując się schematem zidentyfikować parametry pompy i opisać je, 
3)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory do pisania, 

 

kartka papieru A4, 

 

kserokopia schematu według normy API 11 AX, 

 

zeszyt. 

 

4.14.4. Sprawdzian postępów 

 

Czy potrafisz: 

 

Tak 

 

Nie 

1)  zdefiniować pojęcie żerdziowej tłokowej pompy wgłębnej? 

 

 

2)  rozpoznać  na  schemacie  i  scharakteryzować  poszczególne  elementy 

uzbrojenia  wgłębnego  i  napowierzchniowego  odwiertu  do  eksploatacji 
żerdziową pompą wgłębną? 

 

 

3)  wymienić  i  scharakteryzować  typy  żerdziowych  tłokowych  pomp 

wgłębnych? 

 

 

4)  dokonać  podziału  pomp  pod  względem  sposobu  kotwiczenia  na 

odwiercie oraz pod względem typu kotwiczenia zamka pompy? 

 

 

5)  wymienić, co określa norma API 11 AX? 

 

 

6)  scharakteryzować,  posiłkując  się  specyfikacją  wg  API  11  AX,  rodzaj 

pompy na podstawie oznaczenia kodowego?  

 

 

7)  wymienić  wady  i  zalety  konstrukcyjne  uwzględniane  przy  wyborze 

pomp żerdziowych? 

 

 

8)  wyjaśnić,  co  to  jest  i  do  czego  służy  żerdź  dławikowa  i  głowiczka 

pompowa? 

 

 

9)  określić,  co  stanowi  napęd  żerdziowej  pompy  wgłębnej  i  kiedy  stosuje 

się rozwiązanie typu masztowego? 

 

 

 

 
 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

99 

4.15.  Warunki pracy pomp wgłębnych 

 

4.15.1. Materiał nauczania 

 
 

Podczas  projektowania  zestawu  pompowego  z  żerdziową  pompą  wgłębną,  główną 

wielkością, jaką należy określić, jest wydajność pompy  
Wydajność pompy wgłębnej wyliczymy ze wzoru: 

υ

η

=

n

s

F

Q

rz

1

 [m

3

/s] 

gdzie: 

Q

rz

 – wydajność rzeczywista pompy wgłębnej [m

3

/s], 

F – pole przekroju tłoka pompy [m

2

], 

S

1

 – skok laski pompowej [m], 

η

υ

 – sprawność wolumetryczna pompy [–]. 

 

Określenie  i  obliczenie  współczynnika  sprawności  wolumetrycznej  pompy  jest 

skomplikowane, gdyż ma na to wpływ wiele czynników między innymi takich jak: 

 

wydzielanie się wolnego gazu podczas zasysania cieczy złożowej, 

 

lepkość ropy, 

 

zawartość wody, 

 

szybkość pompowania, 

 

wielkość prześwitu między tłokiem a cylindrem. 
Dlatego  w  praktyce  przemysłowej  przyjmuje  się  średnią  wartości  tego  współczynnika 

w granicach 0,75 do 0,8. 

W  celu  zmniejszenia  obciążeń  żurawia  pompowego  oraz  kolumny  żerdzi  zaleca  się 

stosować  pompę  w  miarę  możliwość  o  małej  średnicy.  Zakładaną  wydajność  pompy  należy 
osiągnąć  przez  zwiększenie  długości  skoku  tłoka  a  nie  przez  zwiększenie  ilości  cykli 
roboczych. Ma to za zadanie zmniejszenie obciążeń dynamicznych przewodu pompowego do 
możliwego minimum.  

 

 

Rzeczywistą  wydajność  pompy  wgłębnej  możemy  też  wyznaczyć  metodą  graficzną 

posiłkując  się  nomogramem  wg.  Iwanowa  (rys.  63),  na  podstawie  którego  znając  cztery 
wielkości  z  pięciu,  które  opisuje  ww.  wzór  możemy  wyznaczyć  piątą.  Na  rysunku 
przedstawiono  tok  postępowania  dla  wyznaczenia  wydajności  rzeczywistej  przy  znanych 
pozostałych  parametrach.  W  przypadku  wyznaczania  np.  średnicy  tłoka  pompy  znajdujemy 
na  nomogramie  punkty  przecięcia  się  sąsiednich  wartości  znanych  parametrów  (2  par 
punktów:  wydajność–sprawność  i  ilość  cykli–długość  skoku  laski  pompowej)  a  następnie 
rzutujemy je  na wykres wartości średnicy tłoka, jaką chcemy wyznaczyć. W przypadku, gdy 
przecięcie  się  tych  rzutów  nie  umiejscawia  się  na  żadnej  z  prostych,  należy  wziąć  bliższą 
wartość średnicy  i  przy zachowaniu wydajności  zmienić wielkość  ilości cykli roboczych  lub 
skoku pompy (gdy przyjmiemy większą średnicę najpierw zmniejszamy ilość cykli a dopiero 
potem długość skoku). 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

100 

 

Rys. 63. Nomogram Iwanowa dla określania parametrów pompy wgłębnej [4, s. 109] 

 

4.15.2. Pytania sprawdzające 

 

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 

1.  Od jakich parametrów zależy wydajność żerdziowej pompy wgłębnej?  
2.  Jaki jest wzór na obliczenie wydajności żerdziowej pompy wgłębnej? 
3.  Jakie czynniki mają wpływ na wielkość sprawności wolumetrycznej pompy?  
4.  Jak w praktyce wyznaczamy sprawność pompy? 
5.  Jakie są zalecenia, dotyczące stosowania pomp wgłębnych? 
6.  Jak wyznacza się rzeczywistą wydajność pompy metodą graficzną?  
7.  Jakie parametry potrzebne są do wyznaczenia wydajności pompy wgłębnej? 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

101 

4.15.3. Ćwiczenia 
 

Ćwiczenie 1 
 

Posługując  się  nomogramem  Iwanowa,  dla  określania  parametrów  pompy  wgłębnej,  na 

podstawie danych zawartych w tabeli wyznacz brakujące parametry: 
 

 

LICZBA 

SKOKÓW 

NA 

SEKUNDĘ 

DŁUGOŚĆ 

SKOKU 

LASKI 

POMPOWEJ 

 

[m] 

ŚREDNICA 

TŁOKA 

POMPY 

 
 

[m] 

RZECZYWISTY  

WYDATEK 

 
 
 

[m

3

/s] 

WSPÓŁCZYNNIK 

SPRAWNOŚCI 

WOLUMETRYCZNEJ 

POMPY 

 

[m

3

/s] 

0,15 

1.35 

0,093 

0,75 

1,8 

0,093 

1,852 

0,8 

0,116 

2,4 

1,389 

0,75 

 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować przybory do pisania i kopię tabeli, 
2)  przy pomocy ekierki i linijki wyznaczyć na nomogramie szukane wartości, 
3)  wpisać wyniki do tabeli, 
4)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory rysunkowe: linijka, ołówek gumka, 

 

kserokopia tabeli, 

 

zeszyt. 

 
4.15.4. Sprawdzian postępów 

 

 

 

Czy potrafisz: 

 

Tak 

 

Nie 

1)  wymienić,  parametry  od  których  zależy  wydajność  żerdziowej  pompy 

wgłębnej i opisać te zależności przy pomocy wzoru? 

 

 

2)  podać,  od  czego  zależy  sprawność  wolumetryczna  pompy  i  jak  

ją określamy? 

 

 

3)  wymienić główne zalecenia dotyczące stosowania pomp wgłębnych? 

 

 

4)  wyznaczyć  wydajność  i  inne  parametry  pracy  pompy  posługując  się 

nomogramem Iwanowa? 

 

 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

102 

4.16.  Napęd indywidualny i grupowy pomp wgłębnych  

 

4.16.1. Materiał nauczania 

 
 

Zadaniem  żurawia  pompowego  jest  wprawienie  w  ruch  przewodu  pompowego,  który 

przekazuje  napęd  do  pompy  wgłębnej.  Z  żurawiem  połączona  jest  ostatnia,  górna,  żerdź 
przewodu.  W  naftowym  przemyśle  wydobywczym  stosuje  się  kilka  typów  żurawi 
pompowych,  które  różnią  się  wymiarami,  udźwigiem,  mocą  silnika  i  innymi,  jednak  ich 
konstrukcja jest podobna. 
 

Żuraw  pompowy  (kiwak)  napędzany  jest  silnikiem  –  głównie  elektrycznym,  choć 

czasami  stosuje  się  również  silniki  spalinowe.  Możemy  wyróżnić  ogólny  podział  żurawi 
pompowych  w  zależności  od  rodzaju  napędu  na  żurawie  o  napędzie  indywidualnym  oraz 
żurawie o napędzie grupowym. 
 

Schemat budowy indywidualnego żurawia pompowego przedstawiono na rysunku 64. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys. 64.

 

Schemat budowy indywidualnego żurawia pompowego [7, s. 202] 

 
 

Żuraw napędzany silnikiem elektrycznym (10) umocowany jest na ramie fundamentowej 

(11).  Przekładnia  z  pasów  klinowych  (8  i  9)  oraz  reduktor  (7)  przenoszą  napęd  do  wału 
korbowego.  Korba  (12),  zaklinowana  na  wale  korbowym,  połączona  jest  z  pociągaczem  
(6) i wahaczem (4), który jest łożyskiem połączony z umocowaną na ramie (11) podporą (14). 
Dzięki  specjalnemu  kształtowi  łba  wahacza  (1)  żerdzie  pompowe  (3)  wykonują  ruch 
posuwisto  –  zwrotny  w  pionie.  Na  wahaczu  (4)  i  korbie  (12)  montuje  się  przeciwwagi 
(5 i 13), dzięki którym możliwe jest wyważenie żurawia. 
 
 

Przykładowe  typy  koników  (żurawi)  pompowych  oraz  ich  krótką  charakterystykę 

przedstawia tabela 6. 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

103 

Tabela 6. Typy żurawi pompowych 

Typ konika pompowego 

Wielkość 
Charakterystyczna 

IŻP – 3 

600 

IŻP – 5 

1000 

IŻP – 9 

2000 

7 – CK 

2000 

Wulfell 

2000 

Obciążenie          (kN) 

30 

50 

90 

80 

80 

Skok łba wahacza (m) 

0,45–0,9 

0,5–1,2 

1,25–2 

1,2–3 

0,9–2,5 

Max. głb. pompowania 

600 

1000 

2000 

2000 

2000 

Obr. korby       obr/min 

8–16 

8–12 

6–10 

7–12 

7–12 

Producent 

Polska 

Polska 

Polska 

Rosja 

Niemcy 

 
 

W  przypadku,  gdy  pompowane  odwierty  znajdują  się  na  stosunkowo  niewielkim 

obszarze, a  jednocześnie  są  to odwierty  płytkie  i  o niskich  wydajnościach,  stosuje  się  napęd 
grupowy.  W  tym  przypadku  konstrukcja  żurawia  pompowego  jest  dużo  prostsza  i  lżejsza. 
Wahacz  takiego  żurawia  ułożyskowany  jest  na  podporze  połączonej  z  ramą  fundamentową. 
Napęd z silnika przenosi na żuraw transmisja pompowa zamocowana zaczepem do wahacza. 
Liny  transmisji  pompowych  poszczególnych  żurawi  układu  grupowego  mają  za  zadanie 
przenoszenie  napędu  od  koła  kieratowego.  Głównym  zadaniem  kieratu  pompowego  jest 
zmiana ruchu obrotowego silnika  na ruch posuwisto – zwrotny oraz przeniesienie  napędu do 
poszczególnych  odwiertów.  Rozróżniamy  kieraty  pompowe  z  układem  korbowym  oraz 
kieraty mimośrodowe. 
 

Do napędu kieratu stosuje się wyłącznie silniki elektryczne. 

 

Na  schemacie  (rys  65)  przedstawiono  kierat  z  układem  korbowym,  w  którym 

zastosowano  koła  filialne  pośredniczące  w  przeniesieniu  napędu  do  odwiertów, 
a jednocześnie  służące  zmniejszeniu  długości  transmisji  pompowych  w  przypadku 
obsługiwania  przez  kierat  odwiertów  położonych  w  większych  odległościach.  Przekładnia 
z kół zębatych (2 i 4) przenosi napęd z wału silnika (1) na wał pośredniczący (3), skąd z kolei 
przekładnia  z  pasków  klinowych  (5)  przenosi  dalej  napęd  na  wał  korbowy  (6).  Tam 
zamocowano  korby  (7  i  8),  które  są  przesunięte  względem  siebie  o  180

O

  i  zamocowane  za 

pomocą  pociągacza  (9)  z  głównym  kołem  kieratowym  (10).  Właśnie  to  przesunięcie  korb, 
względem  siebie,  powoduje  zamianę  ruchu obrotowego  na  posuwisto-zwrotny.  Koła  filialne 
przenoszą napęd do dalej położonych żurawi pompowych. 
 

Jest to bardzo prosta i tania konstrukcja,  łatwa w eksploatacji, co stanowi o jej  zaletach. 

Cechuje  ją  jednak  mały  współczynnik  sprawności  (straty  energii  w  przekładniach,  straty 
wywołane siłami bezwładności kół kieratowych oraz różna droga pociągacza w kierunku od- 
i dokorbowym – są to różnice rzędu 1–2 cm, które rekompensuje się luzem w ułożyskowaniu 
punktu  zaczepienia  na  kole  kieratowym). Ten typ  eksploatacji  grupowej  jest dziś stosowany 
na Podkarpaciu. 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

104 

 

Rys. 65. Schemat kieratu pompowego z układem korbowym, w którym zastosowano koła filialne [4, s. 128] 

 
 

Innym rodzajem kieratu jest kierat mimośrodowy, w którym na płycie fundamentowej (1) 

jest ułożyskowany wał pionowy (2). Wał pionowy napędza silnik (4) poprzez przekładnie ze 
stożkowych  kół  zębatych  (3).  Jest  to  przekładnia  wielostopniowa,  aby  umożliwić  dużą 
redukcję  obrotów, tak,  aby  ilość  obrotów wału  (2) była  równa  ilości  cykli  roboczych  pomp, 
które  są  wprowadzane  w  ruch  kieratem.  Tarcza  mimośrodowa  (6)  zaklinowana  na  górnym 
końcu wału (2) porusza się ruchem jednostajnym obrotowym wraz z wałem. Po obwodzie tej 
tarczy  ślizga  się  pierścień  zwany  jarzmem,  a  każdy  jego  punkt  wykonuje  ruch  posuwisto  – 
zwrotny.  Do  jarzma  mocuje  się  transmisje  pompowe.  Konstrukcja  jarzma  i  tarczy 
mimośrodowej  musi  być  tak  dobrana,  by  współczynnik  tarcia  między  nimi  był  jak 
najmniejszy (aby jarzmo nie zostało wprawione w ruch obrotowy). W praktyce przemysłowej 
ten typ kieratu nie jest w Polsce wykorzystywany.  

 

Rys. 66. Schemat kieratu mimośrodowego [4, s. 129] 

 

 

W tabeli 7 przedstawiono typy i charakterystykę kieratów pompowych. 

 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

105 

Tabela 7. Typy kieratów pompowych 

Typ kieratu pompowego 

Charakterystyka 

Glinik 

WT–500 

WT–625 

WT–1000  WT–1250 

TSA  

031–03 

TSA 

031–04 

Położenie 

1:81 

1:81 

1:81 

1:81 

1:81 

1:90 

1:90 

Moc przenoszona, kW przy obrotach silnika 

1500 obr/min. 

32 

4,7 

9,4 

32 

60 

4,7 

9,2 

1000 obr/min. 

24 

4,7 

7,1 

24 

45 

3,5 

6,6 

 
 

Ważnymi  elementami  wykorzystywanymi  w  czasie  eksploatacji  odwiertów  przez  ich 

grupowe  pompowanie  są  transmisje  pompowe,  podpory  transmisji  (transmisja  nie  powinna 
przesuwać  się  bezpośrednio  po  powierzchni  terenu)  oraz  urządzenia  do  zmiany  kierunku 
ruchu  transmisji  lub  długości  jej  przesuwu  (rysunek  68,  69).  Na  rysunku  67  przedstawiono 
dwa  rodzaje  podpór  transmisji  pompowych  (a  –  słupek  drewniany  z  wyżłobionym  rowkiem 
smarowanym  smarem  stałym  oraz  b–  słupek  z  ruchomą  rolka,  po  której  przesuwa  się 
transmisja pompowa). 

 

Rys. 67.   Rodzaje  podpór  transmisji  pompowych:  a  –  słupek  drewniany  z  wyżłobionym  rowkiem  

b – słupek z ruchomą rolka [7, s. 208] 

 

 

 

Rys. 68. Schemat urządzenia do zmiany długości 

przesuwu transmisji pompowej [7, s. 209] 

Rys. 69. Schemat urządzenia do zmiany kierunku 

ruchu transmisji pompowej [7, s. 209] 

 
 

Wyważanie żurawia pompowego możemy przeprowadzać dwoma metodami: wahaczową 

i  rotacyjną.  Dla  pierwszej  z  nich  ciężar  przeciwwagi  mocowanej  na  ramieniu  wahacza 
wyliczymy ze wzoru: 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

106 

c

a

P

P

k

Q

c

ż

a

a

 +

=

2

 [N] 

 
gdzie: 
 

Q

a

 – ciężar przeciwwagi [N], 

k

a

  –  współczynnik  zależny  od  głębokości pompowania  (przyjmujemy  zgodnie  z  zasadą: 

głębokość pompowania do 400 m  k

a

=0,4, głębokość pompowania 400–1500 m  k

a

=0.8), 

 

P

ż

 – ciężar żerdzi, 

ż

r

ż

ż

ż

L

q

P

γ

γ

γ

=

 [N],  

                          przy czym: 
 

 

 ciężar metra bieżącego żerdzi 

ż

ż

ż

f

q

γ

=

  

 

P

c

 – ciężar cieczy, 

H

q

P

c

c

=

[N],  

                          przy czym: 
                                            

(

)

r

ż

c

f

f

q

γ

=

  

                                             poziom dynamiczny płynu w odwiercie 

h

L

H

=

 [m] 

 

L – głębokość opuszczenia pompy [m], 

 

h – zanurzenie pompy pod poziom dynamiczny [m], 
a  –  długość  przedniego  ramienia  wahacza  (punkt  zawieszenia  laski  pompowej  –  punkt 
podparcia ramienia wahacza) [m], 

 

c – odległość środka ciężkości przeciwwagi od punktu podparcia wahacza. 

 
Ciężar przeciwwagi przy wyważaniu żurawia metodą rotacyjną obliczymy ze wzoru: 
 

b

R

a

m

P

r

P

P

P

Q

c

k

a

c

ż

o

+

=

2

 [N] 

gdzie: 
 

P

ż

 – ciężar żerdzi [N], 

 

P

c

 – ciężar cieczy [N], 

 

P

a

 – ciężar pociągacza [N], 

 

r – promień korby [m], 

 

P

k

 – ciężar korby [N], 

 

m

c

 – odległość środka ciężkości korby od osi obrotu [m], 

a – długość przedniego ramienia wahacza (punkt zawieszenia laski pompowej – punkt                                
      podparcia ramienia wahacza) [m], 

       b – odległość punktu zaczepienia pociągacza na wahaczu do punktu  
             podparcia wahacza [m], 
 

c – odległość środka ciężkości przeciwwagi od punktu podparcia wahacza 

 

R – odległość środka ciężkości przeciwwagi od osi obrotu [m]. 

 
 

W celu wyważenia kieratu pompowego o napędzie korbowym wyznaczamy dla każdego 

z odwiertów wpiętych do układu wartość maksymalnych (przy ruchu w górę) i  minimalnych 
(przy ruchu w dół) sił działających na laskę pompową. Siły statyczne maksymalne są sumą sił 
pochodzących  od  ciężaru  żerdzi  P

ż

,  ciężaru  słupa  płynu  P

c

  oraz oporów tarcia  transmisji  P

t

czyli: 

t

c

ż

P

P

P

P

+

+

=

 [N], 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

107 

 

Na wielkość sił statycznych minimalnych wpływ mają siła pochodząca od ciężaru żerdzi 

pomniejszona o siłę tarcia transmisji, tzn.: 
 

t

ż

P

P

P

=

'

 [N] 

 

Opory 

tarcia 

przewodów 

transmisyjnych 

stanowią 

20% 

ciężaru 

przewodu 

transmisyjnego, skąd wyliczymy: 

2

.

0

=

tr

t

P

P

 

 

Odwierty  należy  pogrupować  w  taki  sposób,  aby  dla  każdej  z  dwóch  grup  sumy 

maksymalnych  sił  były  możliwie  jednakowe.  Załóżmy,  że  kierat  obsługuje  6  odwiertów 
pogrupowanych  w  taki  sposób,  że  w  pierwszej  grupie  są  pierwsze  trzy  odwierty  1,  2,  i  3, 
natomiast  w  drugiej  kolejne  o  numerach  4, 5, i  6.  Następnie  przystępujemy do wyznaczenia 
sił,  jakie  działają  przy  ruchu  koła  kieratowego  w  prawo  (P

p

)  i  w  lewo  (P

l

)  zgodnie 

z zależnościami: 

 

(

) (

)

6

5

4

3

2

1

1

'

'

'

P

P

P

P

P

P

r

M

P

p

+

+

+

+

=

=

 [N],  oraz     

                          

(

) (

)

3

2

1

6

5

4

2

'

'

'

P

P

P

P

P

P

r

M

P

l

+

+

+

+

=

=

 [N] 

 

Układ kieratowy jest wyważony, gdy: 

l

p

P

P

=

 

 

W  przypadku,  gdy  po  wyliczeniu  wielkości  sił  otrzymamy 

l

p

P

P

  należy  dodać  do 

grupy  odwiertów,  dla  których  wartość  P  jest  mniejsza  tzw.  ślepy  kiwak  o  równej  długości 
ramion  
i obciążony ciężarem równym połowie różnicy wyliczonych sił. 
 
 

Zasadę  obsługi  żurawia  pompowego  oraz  grupowego  urządzenia  pompowego  (kieratu) 

szczegółowo  opisują  instrukcje  obsługi  oraz  instrukcje  przeprowadzania  kontroli  IŻP 
i kieratów  pompowych.  Podstawowe  obowiązki  obsługi  (operatora  wydobycia)  to  kontrola 
i obsługa  odwiertu,  urządzeń  do  pompowania  (IŻP,  grupowego  urządzenia  pompowego), 
dokonywanie  bieżących  konserwacji,  pomiar  i  raportowanie  wydobycia  płynów  złożowych, 
kontrolowanie  parametrów  eksploatacji  odwiertu  (odwiertów).  Tak  samo  jak  w  przypadku 
eksploatacji samoczynnej pracownika obowiązuje znajomość ww. instrukcji, obowiązujących 
przepisów  (BHP,  regulamin  pracy,  dokument  bezpieczeństwa,  p–poż)  oraz  posiadanie 
stosownych  uprawnień.  Przed  przystąpieniem  do  pracy  należy  zapoznać  się  z  przebiegiem 
pracy odwiertów i urządzeń, przeprowadzić wizualną kontrolę stanu urządzeń, sprawdzić stan 
narzędzi  i  sprzętu,  przeprowadzić  smarowanie  indywidualnego  żurawia  pompowego  oraz 
urządzenia  kieratowego  (pompowanie  grupowe).  Z  częstotliwością  określoną  w  instrukcji 
kontroluje  się  m.in.  stan  osłon  i  barierek  ochronnych,  instalacji  elektrycznej,  pasków 
klinowych  (pęknięcia,  przetarcia,  obce  substancje  na  powierzchni),  ich  naciąg,  sposób 
połączenia  laski  pompowej  z  chomątem,  hamulec  taśmowy,  skuteczność  wyrównoważenia, 
stan  połączenia  ramy  konika  z  fundamentem  i  jego  wypoziomowanie  i  inne.  W  przypadku 
eksploatacji  systemem  grupowym  dodatkowo  należy  kontrolować  stan  transmisji  linowych 
(pompowych),  stan  ich  połączeń  z  kiwakami  pompowymi  i  kołami  zwrotnymi  oraz  stan 
podpór transmisji. W książce urządzenia należy notować wyniki i czas wykonywanych badań 
nieniszczących  wahaczy  żurawi  pompowych  – wykonuje się  je  po  15–20 latach eksploatacji 
i potem z częstotliwością 3–5 lat w zależności od typu urządzenia. 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

108 

4.16.2. Pytania sprawdzające 

 

 

Odpowiadając na pytania sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 

1.  Do  czego  służy  żuraw  pompowy?  Jak  dzielą  się  żurawie  pompowe  w  zależności  od 

rodzaju napędu? 

2.  Z jakich elementów zbudowany jest indywidualny żuraw pompowy? 
3.  Co  to  jest  napęd  grupowy  i  kiedy  się  go  stosuje?  Jaka  jest  jego  zasada  działania?  

Co  możesz  powiedzieć  o  konstrukcji  żurawi  pompowych  pracujących  w  układzie 
grupowym? 

4.  Co to jest kierat pompowy? Jakie znasz rodzaje kieratów pompowych? 
5.  Jaka  jest  budowa  i  zasada  działania kieratu  z układem  korbowym (możesz  posłużyć  się 

szkicem kieratu z kołami filialnymi)? 

6.  Z jakich elementów składa się kierat mimośrodowy? Na jakiej zasadzie działa? 
7.  Co to są transmisje pompowe i podpory transmisji? Jakie znasz rodzaje podpór? 
8.  Jakie znasz metody wyważania żurawia pompowego?  
9.  W jaki sposób przeprowadza się wyważania kieratu pompowego o napędzie korbowym?  
 

4.16.3. Ćwiczenia 
 

Ćwiczenie 1 
 

Poniżej  zamieszczono  schemat  budowy  indywidualnego żurawia  pompowego.  Opisz  go 

i omów zasadę działania. Do czego wykorzystuje się indywidualne żurawie pompowe? 

 

Rysunek do ćwiczenia 1 

 
Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować przybory rysunkowe, 
2)  przypomnieć sobie wiadomości dotyczące żurawia pompowego, 
3)  oznaczyć na schemacie i opisać poszczególne elementy, 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

109 

4)  wyjaśnić zasadę działania i przeznaczenie żurawia pompowego, 
5)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 

 
Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory rysunkowe: ołówek gumka, 

 

kserokopia schematu żurawia pompowego, 

 

zeszyt. 

 

Ćwiczenie 2 
 

Wyważ  metodą  wahaczową  żuraw  pompowy  o  napędzie  indywidualnym,  w  którym 

pompę  opuszczono  do  głębokości  650  m.  Długość  przedniego  ramienia  wahacza  wynosi 
1,9 m,  natomiast  przeciwwaga  umieszczona  jest  w  odległości  3,2  m  od  punktu  podparcia 
wahacza. Ciężar żerdzi wynosi  6900 N, a ciężar płynu 4900 N. 
 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przygotować wzór na wyważanie żurawia pompowego metodą wahaczową, 
2)  na  podstawie  informacji  o  głębokości  zanurzenia  pompy  przyjąć  wielkość 

współczynnika k

a

3)  obliczyć ciężar przeciwwagi, 
4)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 

 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

kalkulator, 

 

przybory do pisania, 

 

zeszyt. 

 

Ćwiczenie 3 
 

Przeprowadź  wyważanie  kieratu  pompowego  o  napędzie  korbowym,  który  napędza 

pompy  wgłębne  w  sześciu  odwiertach,  przy  czym  pompy  3,  5  i  6  doczepione  są  do  jednej 
strony  koła  kieratowego.  Parametry  poszczególnych  elementów  układu  potrzebne  do 
wyważania przedstawione są w tabeli:  

 

Lp. 

P

ż

 

[N] 

P

ż

 + P

c

 

[N] 

P

tr

 

[N] 

P

t

 

[N] 

[N] 

P’ 

[N] 

1400 

19700 

1500 

300 

20000 

1100 

2080 

14720 

1400 

280 

15000 

1800 

1130 

17670 

1650 

330 

18000 

800 

1850 

21750 

1250 

250 

22000 

1600 

1690 

12710 

1450 

290 

13000 

1400 

1140 

15760 

1200 

240 

16000 

900 

 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  napisać  wzory  potrzebne  do  obliczeń  sił  występujących  przy  ruchu  kieratu  w  prawo 

i lewo, 

2)  podstawić do wzorów odpowiednie wartości, 
3)  porównać wielkości wyliczonych sił, 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

110 

4)  w  przypadku  różnicy  dobrać  ślepy  kiwak  o  równej  długości  ramion,  podając,  do  której 

grupy odwiertów należy go podłączyć i jakim ciężarem obciążyć, 

5)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 

 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

kalkulator, 

 

przybory do pisania, 

 

zeszyt. 

 
4.16.4. Sprawdzian postępów 
 

 

 

 

Czy potrafisz: 

 

Tak 

 

Nie 

1)  wyjaśnić,  do  czego  służy  żuraw  pompowy  i  wymienić  rodzaje  żurawi  

w zależności od stosowanego napędu? 

 

 

2)  wymienić elementy konstrukcji indywidualnego żurawia pompowego? 

 

 

3)  wyjaśnić zasadę działania napędu grupowego i jego zastosowanie? 

 

 

4)  zdefiniować pojęcie kieratu pompowego? 

 

 

5)  naszkicować  poszczególne  elementy  i  omówić  zasadę  działania  kieratu 

pompowego z napędem korbowym? 

 

 

6)  wyjaśnić, co to jest i do czego służy transmisja pompowa oraz jakie jest 

zadanie podpór transmisji?  

 

 

7)  przedstawić  i  objaśnić  wzory  na  wyważanie  żurawia  pompowego  oraz 

scharakteryzować metody wyważania żurawi? 

 

 

8)  wykonać  wyważanie  kieratu  pompowego  o  napędzie  korbowym 

posługując się wzorami? 

 

 

 

 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

111 

4.17.   Awarie występujące przy pompowaniu ropy z odwiertów 

 

4.17.1. Materiał nauczania 

 
 

Podczas  wydobywania  ropy  naftowej  żerdziowymi  pompami  wgłębnymi  dochodzi  do 

szeregu  awarii  związanych  z  uszkodzeniem  poszczególnych  elementów  zestawu 
wydobywczego.  Podczas  analizy  awarii  odwiertów  pompowanych  w  USA  ustalono, 
że głównymi przyczynami było uszkodzenie: 

 

pomp wgłębnych tłokowych (w 41 % przypadków), 

 

żerdzi pompowych (w 30 %  przypadków), 

 

rur wydobywczych (w 23 %  przypadków), 

 

żerdzi dławikowej (w 3 % przypadków). 

 

Ustalono,  że  większość  awarii  była  spowodowana  w  wyniku  korozji  pompowych 

urządzeń wgłębnych. 
 

W  przypadku  pomp  wgłębnych  oprócz  awarii  związanych  z  korozją  poważnym 

problemem  jest  pojawienie  się  piasku  w  wydobywanej  ropie.  Zjawisko  to  powoduje 
„zacieranie” się pomp i uszkodzenie zaworów kulowych. 
 

W przypadku żerdzi pompowych głównymi przyczynami uszkodzeń są: 

 

urwanie  żerdzi  wynikających  z  korozji  elektrochemicznej,  związanej  z  obecnością  H

2

S, 

CO

2

 oraz korozji biologicznej spowodowanej działaniem bakterii, 

 

urwanie żerdzi w wyniku wibracji oraz zmiennych obciążeń, co powoduje urwanie żerdzi 
na połączeniach gwintowych typu zmęczeniowego, 

 

uszkodzenie żerdzi w czasie zapuszczania do odwiertu. 

 

Poniżej  przedstawiono  przykład  uszkodzeń  żerdzi  wynikające  z  nadmiernych  obciążeń 

oraz korozji (rys. 70 i 71). 
 

 

 

   

 

Rys. 70. Zdjęcia żerdzi urwanych w wyniku nadmiernego obciążenia [15]

 

 

      

  

Rys. 71. Zdjęcia żerdzi zniszczonych w wyniku korozji [15]

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

112 

4.17.2. Pytania sprawdzające

 

 

 

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 

1.  Jakie  znasz  główne  uszkodzenia,  które  są  przyczynami  awarii  w  eksploatacji  odwiertu 

żerdziowymi pompami wgłębnymi? 

2.  Co jest najczęstszą przyczyną w odwiertach pompowanych? 
3.  Jakie inne zjawisko oprócz korozji powoduje awarie pomp wgłębnych? 
4.  Jakie znasz przyczyny uszkodzeń żerdzi pompowych? 

 
4.17.3. Ćwiczenia 
 

Ćwiczenie 1 
 

Zdjęcia  A  i  B  przedstawiają  zniszczone  żerdzie  pompowe.  Opisz  na  czym  polega  ich  

uszkodzenie i jaka jest przyczyna tych zniszczeń. 
 

A

 

 

 

 B

 

 

 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  przypomnieć sobie, jakie są najczęstsze przyczyny zniszczenia żerdzi pompowych, 
2)  rozpoznać i opisać rodzaje uszkodzeń przedstawionych na zdjęciach, 
3)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

przybory piśmiennicze, 

 

kserokopia zdjęć, 

 

zeszyt. 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

113 

4.17.4. Sprawdzian postępów 
 

 

 

 

 

Czy potrafisz: 

 

Tak 

 

Nie 

1)  wymienić  główne  uszkodzenia,  które  są  przyczynami  awarii  

w eksploatacji odwiertu żerdziowymi pompami wgłębnymi? 

 

 

2)  podać przyczyny awarii pomp wgłębnych? 

 

 

3)  wymienić przyczyny uszkodzeń żerdzi pompowych? 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

114 

4.18.   Zasady  bezpieczeństwa  i  higieny  pracy,  ochrony 

przeciwpożarowej  i  ochrony  środowiska  w  czasie 
wydobywania  ropy  naftowej  i  gazu  ziemnego  otworami 
wiertniczymi 

 

4.18.1.    Materiał nauczania 
 

 

Podstawowymi  przepisami  z  zakresu  bezpieczeństwa  i  higieny  pracy,  ochrony 

przeciwpożarowej  i  ochrony  środowiska  w  czasie  wydobywania  ropy  naftowej  i  gazu 
ziemnego otworami wiertniczymi są: 
1)  ustawy

a)  Prawo  geologiczne  i  górnicze  –  ustawa  z  dnia  4  lutego  1994  r.  (tj.  Dz.  U.  z  2005  r.  

Nr 228, poz. 1947 z późn. zm.) [20], 

b)  Prawo ochrony środowiska ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. (tj. Dz. U. 2006, Nr 129, 

poz. 902) [21],    

2)  rozporządzenia: 

a)  Rozporządzenie  Ministra  Gospodarki  z  dnia  28  czerwca  2002  r.  w  sprawie 

bezpieczeństwa  i  higieny  pracy,  prowadzenia  ruchu  oraz  specjalistycznego 
zabezpieczenia  przeciwpożarowego  w  zakładach  górniczych  wydobywających 
kopaliny otworami wiertniczymi  (Dz. U. Nr 109, poz. 961 z późn. zm.) [22], 

b)  Rozporządzenie  Ministra  Spraw  Wewnętrznych  i  Administracji  z  dnia  14  czerwca 

2002 r. w sprawie zagrożeń  naturalnych w  zakładach górniczych (Dz. U. Nr 94, poz. 
841 z późn. zm.) [23], 

c)  Rozporządzenie  Ministra  Gospodarki,  Pracy  i  Polityki  Społecznej  z  dnia  29  maja  

2003  r.  w  sprawie  minimalnych  wymagań  dotyczących  bezpieczeństwa  i  higieny 
pracy pracowników zatrudnionych na  stanowiskach pracy,  na których może wystąpić 
atmosfera wybuchowa (Dz.U. Nr 107, poz. 1004) [24],  

d)  Rozporządzenie  Ministra  Spraw  Wewnętrznych  i  Administracji  z  dnia  14  czerwca 

2002 r. w sprawie planów ruchu zakładów górniczych (Dz. U. Nr 94, poz. 840 z późn. 
zm.) [25], 

3) instrukcje i zarządzenia wydawane przez Kierownika Ruchu Zakładu Górniczego. 

 

 

Przedsiębiorca 

posiadający 

koncesję 

na 

prowadzenie 

działalności 

związanej 

z wydobyciem  ropy  i  gazu  ziemnego,  dla  zapewnienia  bezpieczeństwa,  higieny  pracy 
i ochrony przeciwpożarowej powinien w szczególności [20]: 

 

1)  rozpoznawać  zagrożenia  związane  z  ruchem  zakładu  górniczego  i  podejmować  środki 

zmierzające  do  zapobiegania  i  usuwania  tych zagrożeń,  w tym  oceniać  i  dokumentować 
ryzyko  zawodowe  występujące  w  ruchu  zakładu  górniczego  oraz  stosować  niezbędne 
środki profilaktyczne zmniejszające to ryzyko, 

2)  posiadać  odpowiednie  środki  materialne  i  techniczne  oraz  właściwie  zorganizowane 

służby  ruchu  do  zapewnienia  bezpieczeństwa  pracowników  i  bezpieczeństwa  ruchu 
zakładu górniczego, 

3)  prowadzić ewidencję osób przebywających w zakładzie górniczym, 
4)  przeszkolić  pracowników  zakładu  górniczego  w  zakresie  znajomości  przepisów 

regulujących bezpieczne wykonywanie pracy w zakładzie górniczym, 

5)  posiadać zorganizowane ratownictwo górnicze, 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

115 

6)  zapewnić  stałą  możliwość  udziału  w  akcji  ratowniczej  zawodowych  specjalistycznych 

służb  Centralnej  Stacji  Ratownictwa  Górniczego  lub  innego  podmiotu,  zawodowo 
trudniącego się wykonywaniem czynności w zakresie ratownictwa górniczego, 

7)  udzielić  pomocy  innemu  zakładowi  górniczemu,  w  razie  wystąpienia  zagrożenia 

bezpieczeństwa pracowników lub ruchu tego zakładu, 

8)  sporządzić,  uzupełniać  i  aktualizować  niezbędną  dokumentację  dla  prowadzenia  ruchu 

zakładu górniczego oraz zapewniać bieżące przeprowadzanie analiz i badań niezbędnych 
dla  bezpiecznego  prowadzenia  ruchu  zakładu  górniczego,  w  tym  dla  oceny 
i dokumentowania ryzyka zawodowego, 

9)  opracowywać,  przed  rozpoczęciem  prac,  dla  każdego  zakładu  górniczego  dokument 

bezpieczeństwa i ochrony zdrowia pracowników. 

 

 

Podstawowym  dokumentem,  który  umożliwia  ruch  zakładu  górniczego  jest  plan  ruchu. 

Sporządza  się  go  dla  każdego  zakładu  górniczego  na  podstawie  warunków  określonych 
w koncesji  oraz  projekcie  zagospodarowania  złoża.  Plan  ruchu  sporządzany  jest  w  dwóch 
częściach: część podstawowa i część szczegółowa. W planie ruchu określone są szczegółowe 
przedsięwzięcia niezbędne w celu zapewnienia [20]: 

1) 

bezpieczeństwa powszechnego, 

2) 

bezpieczeństwa pożarowego, 

3) 

bezpieczeństwa i higieny pracy pracowników zakładu górniczego, 

4) 

prawidłowej i racjonalnej gospodarki złożem, 

5) 

ochrony środowiska wraz z obiektami budowlanymi,  

6) 

zapobiegania szkodom i ich naprawiania. 

 

 

Kierownik Ruchu Zakładu Górniczego (KRZG) jest osobą bezpośrednio odpowiedzialną 

za ruch zakładu górniczego. Spoczywają na nim następujące obowiązki [20]: 

 

zapoznaje 

pracowników 

zakładu 

górniczego 

obowiązującym 

dokumentem 

bezpieczeństwa lub odpowiednią jego częścią, 

 

jest odpowiedzialny za prawidłową organizację i prowadzenie ruchu zakładu górniczego, 

 

jest  odpowiedzialny  za  opracowanie  pisemnych  instrukcji  bezpiecznego  wykonywania 
pracy  dla  stanowisk  lub  miejsc  pracy  w  ruchu  zakładu  górniczego  oraz,  po  konsultacji 
z pracownikami lub ich reprezentantami, zatwierdza te instrukcje, 

 

określa  tereny,  na  które,  ze  względu  na  zagrożenie  związane  z  ruchem  zakładu 
górniczego, wstęp osób nieupoważnionych jest niedozwolony, 

 

określa miejsca i stanowiska pracy:  

  na których pracownicy powinni stosować wymagane środki ochrony indywidualnej,  

  które  powinny  być  wyposażone  w  odpowiedni  system  akustyczny  i  optyczny  do 

przekazywania sygnału alarmowego, 

 

określa rodzaj prac, które są wykonywane w warunkach szczególnego zagrożenia, 

 

zatwierdza instrukcje postępowania na wypadek zagrożenia toksycznego oraz ustala (lub 
wyznaczona przez niego osoba dozoru ruchu) strefy zagrożenia toksycznego, 

 

określa  pomieszczenia  i  miejsca  występowania  zagrożenia  wybuchem  i  zagrożenia 
pożarowego  oraz  przestrzenie  i  strefy  zagrożenia  wybuchem,  a  także  strefy  pożarowe, 
które odpowiednio się oznakowuje, 

 

w przypadku powstania, wskutek robót górniczych, zagrożenia dla  ludzi  lub  środowiska 
poza  terenem  zakładu  górniczego,  kierownik  ruchu  zakładu  górniczego  niezwłocznie 
podejmuje działania zabezpieczające i likwidujące powstałe zagrożenia, 

 

w  przypadku  nieopanowanego  wypływu  płynu  złożowego  z  otworu  wiertniczego  lub 
odwiertu,  podejmuje  działania  mające  na  celu  likwidację  zagrożenia,  zgodnie  z  planem 
ratownictwa, 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

116 

 

podejmuje  działania  mające  na  celu  zmniejszenie  negatywnego  wpływu  działalności 
zakładu górniczego. 

 

Instrukcje  bezpiecznego  wykonywania  pracy  dla  stanowisk  lub  miejsc  pracy  w  ruchu 

zakładu  górniczego,  za  które  odpowiedzialny  jest  KRZG  powinny  zawierać  informacje  na 
temat: 

 

sposobu bezpiecznego wykonywania pracy,  

 

zasad  postępowania  w  sytuacjach  awaryjnych,  z  uwzględnieniem  zagrożeń 
występujących przy wykonywaniu poszczególnych prac,  

 

zasad ochrony przed zagrożeniami,   

 

informacji o stosowaniu sprzętu ratunkowego,  

 

informacji o działaniach, które powinny być podjęte w przypadku zagrożenia, 

 

określenia  terenów,  na  które,  ze  względu  na  zagrożenie  związane  z  ruchem  zakładu 
górniczego, wstęp osób nieupoważnionych jest niedozwolony. 

 

Eksploatacja  otworów  zarówno  gazowych  jak  i  ropnych,  może  się  odbywać  tylko  pod 

kierownictwem i dozorem osób posiadających odpowiednie kwalifikacje.  

 

4.18.2. Pytania sprawdzające 

 

 

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 

1.  Jakie  dokumenty  regulują  tematykę  bezpieczeństwa,  higieny  pracy,  ochrony 

przeciwpożarowej i ochrony środowiska dla górnictwa otworowego? 

2.  Do czego zobowiązany jest przedsiębiorca? 
3.  Z jakich części składa się plan ruchu? 
4.  Jakimi obowiązkami został obarczony KRZG? 
5.  Jakie  informacje  powinny  być  zawarte  w  instrukcjach,  za  które  odpowiedzialny  jest 

KRZG? 

6.  Jakie osoby nadzorują eksploatacje odwiertów ropnych i gazowych? 

 

4.18.3. Ćwiczenia 
 

Ćwiczenie 1 
 

Określ  obowiązki  i  powinności  przedsiębiorcy  posiadającego  koncesję  na  prowadzenie 

działalności  na  podstawie  Rozporządzenia  Ministra  Gospodarki  w sprawie  bezpieczeństwa  

higieny 

pracy, 

prowadzenia 

ruchu 

oraz 

specjalistycznego 

zabezpieczenia 

przeciwpożarowego  w  zakładach  górniczych  wydobywających  kopaliny  otworami 
wiertniczymi” (Dz.U. Nr 109, poz. 961 z dnia 28 czerwca 2002 roku z późn. zm.).  

 

Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  zapoznać się z podaną w treści zadania literaturą, 
2)  wypisać obowiązki i powinności przedsiębiorcy,  
3)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 

 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

Rozporządzenie  Ministra  Gospodarki  z  dnia  28  czerwca  2002  r.  w  sprawie 
bezpieczeństwa  i  higieny  pracy,  prowadzenia  ruchu  oraz  specjalistycznego 
zabezpieczenia  przeciwpożarowego  w  zakładach  górniczych  wydobywających  kopaliny 
otworami  wiertniczymi    (Dz.U.  Nr  109,  poz.  961  z  dnia  28  czerwca  2002  roku  
z późn. zm.),  

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

117 

 

przybory do pisania, 

 

zeszyt. 

 

Ćwiczenie 2 
 

Określ  obowiązki  Kierownika  Ruchu  Zakładu  Górniczego  (KRZG)  związane  

z  zapewnieniem  bezpieczeństwa  w  zakładzie  górniczym  na  podstawie  Rozporządzenia 
Ministra  Gospodarki  z dnia  28  czerwca  2002  r.  w  sprawie  bezpieczeństwa  i  higieny  pracy, 
prowadzenia  ruchu  oraz  specjalistycznego  zabezpieczenia  przeciwpożarowego  w  zakładach 
górniczych  wydobywających  kopaliny  otworami  wiertniczymi  (Dz.U.  Nr  109,  poz.  961  
z późn. zm.).  

 
Sposób wykonania ćwiczenia 
 

 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  zapoznać się z podaną w treści zadania literaturą, 
2)  wypisać obowiązki KRZG, 
3)  zaprezentować wyniki swojej pracy. 

 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

 

Rozporządzenie  Ministra  Gospodarki  z  dnia  28  czerwca  2002  r.  w  sprawie 
bezpieczeństwa  i  higieny  pracy,  prowadzenia  ruchu  oraz  specjalistycznego 
zabezpieczenia  przeciwpożarowego  w  zakładach  górniczych  wydobywających  kopaliny 
otworami  wiertniczymi    (Dz.U.  Nr  109,  poz.  961  z  dnia  28  czerwca  2002  roku  z  późn. 
zm.),  

 

przybory do pisania, 

 

zeszyt. 

 
4.18.4. Sprawdzian postępów 
 

 

 

 

 

 

Czy potrafisz: 

 

Tak 

 

Nie 

1)  podać,  jakie  dokumenty  regulują  tematykę  bezpieczeństwa,  higieny 

pracy,  ochrony  przeciwpożarowej  i  ochrony  środowiska  dla  górnictwa 
otworowego? 

 

 

 

 

2)  określić, do czego zobowiązany jest przedsiębiorca? 

 

 

3)  określić, z jakich części składa się plan ruchu? 

 

 

4)  określić, do czego zobowiązany jest KRZG? 

 

 

5)  wymienić,  jakie  zagadnienia  powinny  być  zawarte  w  instrukcjach,  

za które odpowiedzialny jest KRZG? 

 

 

 

 

6)  wskazać,  jakie  osoby  nadzorują  eksploatacje  odwiertów  ropnych  

i gazowych? 

 

 

 

 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

118 

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

 

 
INSTRUKCJA DLA UCZNIA 

1.  Przeczytaj uważnie instrukcję zanim rozpoczniesz rozwiązywać zadania. 
2.  Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi. 
3.  Zapoznaj się z zestawem zadań testowych. 
4.  Odpowiedzi udzielaj tylko na załączonej karcie odpowiedzi. 
5.  Test składa się z 20 zadań wielokrotnego wyboru, z których tylko jedna jest poprawna. 
6.  Wybraną odpowiedź zaznacz na karcie odpowiedzi znakiem X. 
7.  Jeśli  uznasz,  że  pomyliłeś  się  i  wybrałeś  nieprawidłową  odpowiedź,  to  otocz  wybór 

kółkiem, a następnie prawidłową odpowiedź zaznacz znakiem X. 

8.  Pracuj  samodzielnie,  bo  tylko  wtedy  będziesz  mógł  sprawdzić  poziom  swojej  wiedzy 

i umiejętności. 

9.  Jeśli  jakieś  zadanie  sprawi  Ci  trudność,  rozwiąż  inne  i  ponownie  spróbuj  rozwiązać 

poprzednie. 

10. Odpowiedzi udzielaj tylko na załączonej karcie odpowiedzi. 
11. Na rozwiązanie wszystkich zadań masz 45 minut. 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Powodzenia! 

 

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH 

 

1.  Pompy hydrauliczne stosowane są przy eksploatacji  

a)  samoczynnej. 
b)  przez tłokowanie. 
c)  gazodźwigiem. 
d)  pompami z silnikiem w odwiercie. 

 

2.  Warunkiem samoczynnego wypływu ropy z odwiertu jest zależność 

a)  E

c

 = W

R

b)  E

c

 ≥ W

R

c)  E

c

 < W

R

d)  E

c

 ≤ W

R

 
3.  Do wyposażenia wgłębnego odwiertu zaliczamy 

a)  separator. 
b)  głowicę eksploatacyjną. 
c)  rury wydobywcze. 
d)  wymiennik ciepła. 

 
4.  Rysunek poniżej przedstawia 

 

 

O

środek  

Centralny 

 
 
 

 

 

 

 

 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

119 

a)  schemat strefy przyodwiertowej. 
b)  system promienisty zagospodarowania odwiertu. 
c)  węzeł redukcyjno pomiarowy. 
d)  system grzebieniowy zagospodarowania odwiertu. 

 
5.  Wielkość wykładnika gazowego określamy stosunkiem 

a)  ilości wydobytej ropy do ilości wydobytego gazu. 
b)  wartości ciśnienia złożowego do ilości wydobytego gazu. 
c)  ilości wydobytego gazu do wartości ciśnienia złożowego. 
d)  ilości wydobytego gazu do ilości wydobytej ropy. 

 
6.  W separatorze trójfazowym po rozdzieleniu faz otrzymujemy 

a)  fazę ciekłą, gazową i stałą. 
b)  dwie fazy ciekłe i jedną gazową. 
c)  dwie fazy gazowe i jedną ciekłą. 
d)  trzy fazy ciekłe. 

 
7.  Manometry umieszczone na głowicy wskazują 

a)  ciśnienie złożowe. 
b)  ciśnienie w rurach wydobywczych. 
c)  temperaturę płynu. 
d)  wydajność płynu z odwiertu. 

 
8.  Zjawisko parafinowania w odwiercie powoduje 

a)  korozję rur wydobywczych. 
b)  zawodnienie odwiertu. 
c)  ograniczenie wydajności odwiertu. 
d)  zwiększenie wydajności odwiertu. 

 
 
9.  Rysunek obok przedstawia schemat gazodźwigu 

a)  pierścieniowego dwukolumnowego. 
b)  pierścieniowego jednokolumnowego. 
c)  centralnego dwukolumnowego. 
d)  centralnego jednokolumnowego. 

 
 
10.  Cykl pracy pompy wyporowej składa się z 

a)  dwóch etapów. 
b)  pięciu etapów. 
c)  czterech etapów. 
d)  trzech etapów. 

 
11.  Podczas eksploatacji złóż gazowo-kondensatowych dążymy do wydobycia maksymalnej 

ilości 
a)  kondensatu. 
b)  ropy. 
c)  wody złożowej. 
d)  gazu. 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

120 

12.  Składnikiem gazu ziemnego, który najłatwiej tworzy hydraty jest 

a)  azot. 
b)  siarkowodór. 
c)  metan. 
d)  ditlenek węgla. 

 
13.  Przedmiot na zdjęciu przedstawia 

a)  gazomierz zwężkowy. 
b)  manometr różnicowy. 
c)  przetwornik ciśnienia. 
d)  przelicznik gazu. 

 
14.  Wgłębna pompa odśrodkowa napędzana jest 

a)  silnikiem elektrycznym. 
b)  sprężonym powietrzem. 
c)  silnikiem spalinowym. 
d)  ciśnieniem cieczy roboczej. 

 
15.  Jeżeli długość tłoka pompy żerdziowej wynosi 4 ft, to jest to równe 

a)  0,9987 m. 
b)  1,2192 m. 
c)  1,2214 m. 
d)  2,0012 m. 
 

16.  Sprawność wolumetryczna pompy jest wielkością 

a)  bezwymiarową. 
b)  wyrażaną w ilości skoków pompy na sekundę. 
c)  wyrażaną w niutonach. 
d)  wyrażaną w metrach. 

 
17.  Urządzenie odpowiedzialne za przenoszenie napędu do odwiertów w układzie grupowym 

to 
a)  silnik spalinowy lub elektryczny. 
b)  żuraw pompowy. 
c)  żerdzie pompowe. 
d)  kierat pompowy. 

 
18.  Indywidualny żuraw pompowy służy do 

a)  wypompowania nadmiaru wody z odwiertu. 
b)  wprawiania w ruch przewodu pompowego z pompą wgłębną. 
c)  zamiany kierunku transmisji pompowej. 
d)  wyważania kieratu pompowego. 

 

19.  Najczęstsze przyczyny urwania żerdzi to 

a)  wysokie ciśnienie. 
b)  wysoki wykładnik gazowy. 
c)  nadmierne obciążenie i korozja. 
d)  wysoka temperatura. 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

121 

20.  Plan ruchu składa się z 

a)  jednej części. 
b)  pięciu części. 
c)  dwóch części. 
d)  czterech części. 

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

122 

KARTA ODPOWIEDZI 

 

Imię i nazwisko ............................................................................................................... 
 

Wydobywanie ropy naftowej i gazu ziemnego otworami wiertniczymi 
 

Zakreśl poprawną odpowiedź. 
 

Nr 

zadania 

Odpowiedź 

Punkty 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 

 

11 

 

12 

 

13 

 

14 

 

15 

 

16 

 

17 

 

18 

 

19 

 

20 

 

Razem:   

 

background image

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

123 

6.  LITERATURA 
 

1.  Chilingarian G. V.: Surface operations In petroleum production I Elsevier 1987 
2.  Daylon L. Walton: Współczesne metody inżynierii złożowej 1992 
3.  IGNiG.  Praca  zbiorowa:  Opracowanie  nowych  metod  i  środków  dla  przeciwdziałania 

powstawaniu hydratów w rurkach wydobywczych odwiertów gazowych, Krosno 1996 

4.  Jewulski  J.:  Zbiór  zadań  z  eksploatacji  złóż  ropy  naftowej.  Uczelniane  Wydawnictwo 

Naukowo-Techniczne AGH, Kraków 2000 

5.  Katalog wyrobów Zakładu Urządzeń Naftowych „Naftomet” w Krośnie 
6.  Levorsen  A.  I.:  Geologia  ropy  naftowej  i  gazu  ziemnego.  Wydawnictwo  geologiczne, 

1972 

7.  Liszka K.: Eksploatacja złóż ropy naftowej. Wydawnictwo PWN, Kraków 1982 
8.  Makogon Yuri F.: Hydrates of Hydrocarbons, PennWell 1997 
9.  Molenda J.: Gaz ziemny – paliwo i surowiec. WNT, Warszawa 1993 
10.  Poradnik Górnika Naftowego. Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1969 
11.  Rischmuller Heinrich: Oil production with subsurface sucker rod pumps SBS 1989 
12.  Sperski  B.:  Gazownictwo  Część  II,  Skrypty  uczelniane,  Wydanie  drugie  uzupełnione 

i poprawione, Wydawnictwo AGH, Kraków 1978 

13.  Szostak  L.,  Chrząszcz  W.,  Wiśniowski  R.:  Metody  wydobywania  ropy  naftowej 

z odwiertów. Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2000 

14.  www.norrisrods.com 
15.  www.pl.wikipedia.org 
16.  www.plum.pl 
17.  www.snydertex.com  
18.  www.vonkchokes.nl  

 
Polskie Normy 

19.  Norma  zakładowa  ZN-G-4006.  Zwężkowe  gazomierze  kryzowe:  Wymagania,  badania 

i instalowanie. 

 

Akty prawne 

20. Prawo geologiczne i górnicze – ustawa z dnia 4 lutego 1994 r. (tj. Dz. U. z 2005 r. Nr 228, 

poz. 1947, z późn. zm. ) 

21. Prawo ochrony środowiska – ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. (tj. Dz.U. 2006, Nr 129, 

poz. 902) 

22. Rozporządzenie  Ministra  Gospodarki  z  dnia  28  czerwca  2002  r.  w  sprawie 

bezpieczeństwa  i  i  higieny  pracy,  prowadzenia  ruchu  oraz  specjalistycznego 
zabezpieczenia  przeciwpożarowego  w  zakładach  górniczych  wydobywających  kopaliny 
otworami wiertniczymi (Dz.U. Nr 109, poz. 961 z późn. zm.) 

23. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 14 czerwca  2002 r. 

w sprawie zagrożeń naturalnych w zakładach górniczych (Dz.U. Nr 94, poz. 841 z późn. 
zm.), 

24. Rozporządzenie  Ministra  Gospodarki,  Pracy  i  Polityki  Społecznej z dnia 29  maja  2003r. 

w sprawie  minimalnych  wymagań  dotyczących  bezpieczeństwa  i  higieny  pracy 
pracowników zatrudnionych na stanowiskach pracy, na których może wystąpić atmosfera 
wybuchowa (Dz.U. Nr 107, poz. 1004) 

25. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 14 czerwca 2002 r. 

w sprawie planów ruchu zakładów górniczych (Dz.U. Nr 94, poz. 840 z późn. zm.)