EKSPLOATACJA ELEMENTÓW KOLUMNY WIERTNICZEJ.

Przygotowanie do eksploatacji obejmuje:

Odbiór techniczny na wiertni polegający na sprawdzenie zgodności dostawy z dostarczoną dokumentacją.

Każdy dostarczony element powinien posiadać atest fabryczny , jeżeli jest nowy lub protokół przeglądu(badań nieniszczących) , jeżeli był używany oraz kartę pracy.

Należy sprawdzić stan techniczny oraz czy elementy są właściwie zabezpieczone (ochraniacze) i zakonserwowane.

Eksploatacja gwintów narzędziowych

Wszystkie elementy kolumny wiertnicze pracują w bardzo ciężkich warunkach a w szczególności obciążniki ,na które działają duże siły ,powodujące naprężenia rozciągające, ściskające, skręcające Oprócz tego obciążniki poddawane są cyklicznym obciążeniom dynamicznym i poprzecznemu ugięciu powodujących zmęczenie materiału.

W celu przedłużenia żywotności gwintów należy szczególną uwagę zwrocić na :

-czyszczenie,

-przeglądy,

-prawidłowe skręcanie połączeń,

-właściwe przechowywanie zabezpieczenie połączeń.

Właściwe docieranie nowych połączeń(lub zregenerowanych) zgodnie z „Instrukcją”

obejmującym trzykrotne skręcenie i rozkręcenie .

1.dokonć oględzin stanu gwintu i wyczyścić do sucha następnie posmarować gwint odpowiednim

smarem i skręcić ręcznie połączenie nie docinając go.

2.rozkęcić połączenie i wytrzeć go do sucha, ponownie posmarować odpowiednim smarem,

dokręcić ręcznie i dociąć maszynowo z zalecanym momentem kontrolowanym

3.rozkręcić połączenie ,wyczyścić do sucha ,sprawdzić czy nie ma śladów zacierania (jeżeli są to usunąć zadziory)

Posmarować i skręcić połączenie z zalecanym momentem.

W przypadku stwierdzenia drobnych zadziorów po rozkręceniu, przed ponownym skręceniem usunąć je przy użyciu specjalnych zestawów w które zostały wyposażone wszystkie wiertnie

Gwinty i powierzchnie oporowe powinny być smarowane odpowiednim smarem.

Przed nałożeniem smaru powierzchnia czopa, mufy i powierzchnia oporowa powinny zostać dokładnie wyczyszczone a następnie wytarte.

Warstwa smaru tworzy ochronny film (osłonę) pomiędzy poszczególnymi nitkami skręcanych ze sobą gwintów, zmniejszając również moment skręcenia.

Inny smar stosujemy do gwintów rur płuczkowych (Jet Lube) a inny do gwintów obciążników (Kopr Kote).

Niedopuszczalne jest rozrzedzanie smarów czy stosowanie smarów do rur okładzinowych do przewodu wiertniczego(obniżają współczynnik tarcia).

Po zakończeniu eksploatacji ,w przypadku przewidywanej dłuższej przerwy rury płuczkowe powinny być umyte i zakonserwowane specjalnymi smarami firmy Stell o wydłużonym okresie ochronnym na działanie warunków atmosferycznych ,nawet do jednego roku. Inny do calizny rury a inny do połączeń gwintowych. W przypadku użycia smaru Stell do połączeń gwintowych ,w przypadku ponownego wprowadzenia do eksploatacji połączenia należy umyć specjalnym zmywaczem.

Moment skręcania.

Normy amerykańskie(APJ spec.7 i 7G) oraz nasza instrukcja podają minimalne średnice

zewnętrzne i wewnętrzne zworników rur płuczkowych zgrzewanych oraz zalecane

momenty skręcania dla poszczególnych kategorii rur(nowe, premium - klasa pierwsza i klasa druga)

Dla rur płuczkowych używanych podane są minimalne średnice zworników przyporządkowujące je do danej klasy oraz zalecany moment skręcania dla minimalnej średnicy zwornika danej klasy.

Wytrzymałość na skręcanie jest funkcją wielu zmiennych. Czynnikiem o największym znaczeniu dla wytrzymałości na skręcanie i podlegającym największym zmianom jest pole powierzchni przekroju czopa czy mufy. A pole powierzchni przekroju zależy od średnicy zewnętrznej (OD) i średnicy wewnętrznej (ID). Średnica zewnętrzna wpływa na pole przekroju mufy ,a średnica wewnętrzna na pole przekroju czopa. Zmniejszenie wytrzymałości zwornika na skręcanie podczas eksploatacji spowodowane jest głównie przez zużycie materiału i zmniejszenie rozmiaru średnicy. Jeżeli w jakimkolwiek punkcie przekrój np. mufy zwornika staje się mniejszy niż pole przekroju decydującego o wytrzymałości połączenia ,to każde dodatkowe zmniejszenie średnicy zewnętrznej powoduje bezpośrednie zmniejszenie wytrzymałości na skręcanie. Możliwe jest zwiększanie wytrzymałości na skręcanie poprzez wykonanie zworników o zwiększonej średnicy zewnętrznej i zmniejszonej średnicy wewnętrznej.

W praktyce na wiertni należy stosować momenty skręcania w zależności od faktycznego stopnia zużycia (tabele i wykresy w „Materiałach pomocniczych dla osób dozoru wiertni dotyczące eksploatacji i badań elementów przewodu wiertniczego”).

1.Zwornik o przedstawionych wymiarach ma mniejszy współczynnik wytrzymałości na skręcanie (torsional yield ratio) niż powszechnie stosowany 0,8

Torsional strenght ratio=torsional strength tool joint/torsional strength(yield) ≤ 0,8

2. Zalecany moment skręcania obliczono przyjmując ,że powstałe w połączeniu gwintowym naprężenia równe są 72 000 PSI w słabszym czopie czy mufie, stanowi to 60% minimum granicy plastyczności (minimum yield strength) materiału zwornika ,zakładając że wszystkie zwoje i powierzchnie oporowe pokryte są smarem do połączeń gwintowych.

Według API spec.7 zworniki wykonane są z materiału dla którego minimalna granica plastyczności wynosi 120 000 PSI a minimalna wytrzymałość na rozciąganie 140 000 PSI i nie zależy od materiału z którego wykonano rurę.

3.Przy obliczeniach wytrzymałości na skręcanie połączenia (nowego czy wytartego) średnica sfazowania czół oporowych (bevel diameter) nie są brane pod uwagę. Pomiar grubości zaleca się wykonywać w płaszczyźnie czoła od średnicy wewnętrznej ID podtoczenia mufy do krawędzi zewnętrznej OD mufy nie uwzględniającej ”bevel diameter”.

4.Każde połączenie ze średnicą zewnętrzną mniejszą niż średnica sfazowania (bevel diameter” powinno być wykonane ze sfazowaniem o głębokości 1/32”(0,8 mm) i nachyleniu 45° na średnicy zewnętrznej i wewnętrznej czoła mufy i średnicy zewnętrznej czoła czopa.

5.P-Pin(czop) limituje moment, B-box (mufa) limituje moment

*Wyszczególnione średnice zworników są wymagane do uzyskania wytrzymałości na skręcanie zwornika zbliżonej do wytrzymałości na skręcanie przyłączonej do niego rury płuczkowej.

Teoretyczną wytrzymałość na skręcanie oraz zalecany moment skręcania dla używanych rur można określić korzystając z przedstawionych w normach API oraz „Materiałach…..” krzywych.

1.Wybrać krzywą odpowiednią dla rozmiaru połączenia.

2.Poprowadź linię poziomą od (OD) średnicy zewnętrznej mufy do krzywej i

odczytaj zalecany moment dla mufy połączenia

3.Poprowadź linię pionową od (ID) średnicy wewnętrznej czopa do krzywej i

odczytaj zalecany moment dla czopa połączenia

4.Mniejsza wartość dwóch zalecanych momentów jest zalecanym

momentem skręcania dla połączenia.

Tak samo postępujemy przy określaniu teoretycznej wytrzymałości na skręcania połączenia.

Przykład

Określ zalecany moment skręcania dla połączenia NC 46 (4”IF) dla nowego połączenia, zwornikach OD 6-1/4”(6,25) x ID 3-1/4” (3,25) oraz dla używanego mieszczącego się w „Premium” klasa pierwsza o wymiarach OD 5-13/32”(5,4”) x ID 3-1/4”

Dla OD mufy 6-1/4”(6,25”) odczytujemy 32 900 ft/lb a dla ID czopa 3-1/4”(3,25”) -.20 000 ft/lb. ,czyli dla nowego połączenia zalecany moment można przyjąć -.,20 000 ftlb a czynnikiem decydującym jest średnica wewnętrzna czopa.

W trakcie eksploatacji połączenia zdecydowanie szybciej zużywa się średnica zewnętrzna i tak dla OD 5-13/32”(5,4”) przy niezmienionej ID wynosi 12 300 ft/lb.

Z powyższego przykładu widać że w zakresie średnic zewnętrznych mufy od 6,25” do 5,75” (niebieskie kreskowanie) zalecany moment dla połączenia nie zmieni się i będzie wynosił ..20000 ftlb, przy niezmienionej ID czopa.

Dopiero w zakresie średnic zewnętrznych poniżej 5,75” (czerwone kreskowanie) czynnikiem decydującym o wielkości momentu jest średnica zewnętrzna mufy.

Zalecany moment skręcania podczas prac instrumentacyjnych (zapuszczanie zestawu do rozkręcania- odkręcania) może dochodzić do 80 % wytrzymałości na skręcenie (torsional yield strength).

Bardzo ważnym elementem w procesie skręcania jest stosowanie odpowiednich kluczy maszynowych, tzn. stosowanie kluczy maszynowych dla których maksymalny zakres działania (max. moment) nie jest mniejszy lub równy od momentu potrzebnego do skręcania.

Najlepiej by było aby moment użyty do skręcania mieścił się w zakresie 50-70% maksymalnego momentu kluczy maszynowych.

Stosując zasadę przemienności rozkręcania połączeń gwintowych podczas wyciągania uwalniamy dodatkowe naprężenia, nagromadzone w nim, ograniczając podatność na zmęczenie materiału.

Pomiary kontrolne w czasie eksploatacji.

Wszystkie elementy zestawu przewodu wiertniczego podlegają okresowym kontrolom (przeglądom) przez specjalistyczne serwisy, nie zwalnia to jednak użytkownika od bieżącej kontroli zużycia.

Podstawowym kryterium częstotliwości przeprowadzania kontroli (przeglądu) jest faktyczne zużycie, a pomocniczym kryterium czasowe (godziny pracy).

Bardzo ważna rolą dla osób dozoru jest okresowy pomiar średnic zewnętrznych i wewnętrznych zworników podczas eksploatacji, porównywanie ich z wymiarami z tabel instrukcji i odpowiednia reakcja (wymiana elementu , prognozowanie zużycia -długości okresu użycia a co za tym idzie planowanie zakupów).

Stosowanie ochraniaczy gwintów

Stosowanie ochraniaczy gwintu zapobiega uszkodzeniom gwintu jakim mogą ulec połączenia w trakcie przewożenia czy składowania.

Ochraniacze gumowe stosujemy podczas przewożenia i składowania natomiast podczas operacji związanych z usuwaniem czy wciąganie przewodu używamy ochraniacze stalowe.

Wystarczy ich po kilka sztuk na urządzeniu.

Ochraniacze powinny być stosowane zarówno na czopy jak i na mufy.

Zapuszczanie przewodu i dodawanie kawałków.

Przed dodaniem każdego elementu przewodu gwinty muszą być wyczyszczone i wytarte z substancji antykorozyjnej lub wcześniej użytych smarów.

W czasie dodawania kolejnego kawałka przewodu połączenia powinny być posmarowane tak aby dostarczyć smar na całą powierzchnie pomiędzy nitkami gwintu i powierzchnie oporową.

W czasie wkładania czopa do mufy należy zachować ostrożność, nie wolno uderzać czopem o powierzchnie oporową. Przed przystąpieniem do skręcania należy upewnić się że przykręcany element jest zawieszony na elewatorze współosiowo (bardzo ważne wypoziomowanie platformy wiertniczej). Niedopuszczalne jest docinanie nieprawidłowo ustawionych w stosunku do siebie nitek gwintu (skręcanie przez gwint). Skręcanie w takiej sytuacji prowadzi do poważnego uszkodzenia gwintu. W takich przypadkach należy ponownie rozkręcić przy pomocy kluczy, lekko obrócić przykręcany element i ponownie przystąpić do skręcania. Skręcanym kawałkiem nie należy obracać zbyt szybko.

Zgodnie z dobrą praktyką wiertniczą połączenia należy zawsze ścinać i rozcinać przy pomocy dwóch kluczy maszynowych.

Zabrania się rozcinania połączenia za pomocą stołu wiertniczego. Połączenie powinno być skręcane i rozkręcane za pomocą kluczy pneumatycznych (pipe wrench lub kelly spiner).

Zapuszczanie prowadzić z bezpieczną prędkością dostosowaną do warunków geologicznych i tak aby nie doprowadzać do „tłokowania”(1-2 m/s).

Praca kluczami maszynowymi.

Podczas pracy klucz maszynowy powinien być podwieszony i utrzymywać się w poziomie.

Przynajmniej jeden z kluczy powinien pracować z miernikiem siły.

Niedopuszczalne jest szarpanie liną ,napinanie i ciągnięcie klucza powinno odbywać się równomiernie.

Podłoga wokół stołu wiertniczego powinna być uporządkowana i muszą być usunięte wszystkie zbędne w danym momencie narzędzia.

Pracownicy obsługujący klucze powinni stać twarzą zwróceni do przewodu po stronie liny ciągnącej klucza, dociągają klucze do przewodu, zapinają i trzymają do momentu zacięcia, po czym odchodzą poza zasięg działania kluczy. Dopiero po tym momencie wiertacz może przystąpić do ścinania względnie rozcinania przewodu.

Przy rozcinaniu silnie ściętego przewodu czy obciążników dużych średnic gdy występują duże momenty skręcające należy w momencie rozcinania usunąć wszystkich zbędnych pracowników z szybu a pomocnicy obsługujący klucze powinni stać w bezpiecznym miejscu.

Do odpięcia kluczy maszynowych można przystąpić po zakończeniu ścinania czy rozcinania na sygnał wiertacza.

Nieużywane klucze powinny być odciągnięte od osi otworu i zapięte linkami zabezpieczającymi.

Niedopuszczalne jest puszczanie swobodne kluczy po odpięciu z naroża szybu, należy asekurować go ręką aż do zapięcia na skręcanym elemencie.

---