9414912240

Stanisław Stryczek, Andrzej Gonet - Wydział Wiertnictwa Nafty i Gazu

Przyczyny krzywienia osi otworów

Przyczyny krzywienia osi otworów wiertniczych i metody ich pionowania podczas realizacji ptyty mrożeniowej dla szybu SW-4 w KGHM Lubin -konferencja naukowo-techniczna

W związku z wykonaniem przez Poszukiwania Nafty i Gazu Jasio Sp. z o.o. mrożeniowych otworów wiertniczych związanych z przyszłą realizacją szybu SW-4 dla Kombinatu Gómiczo--Hutniczego Miedzi „Polska Miedź" SA (KGHM Lubin) - Akademia Górniczo-Naftowa w Krakowie wraz z Wydziałem Wiertnictwa Nafty i Gazu AGH zorganizowała w KGHM w Lubinie w dniu 6 marca 2007 r. Konferencję Naukowo-Techniczną pt.: Geologiczne, techniczne i ekonomiczne aspekty wiercenia otworów na przykładzie szybu SW-4.

Współorganizatorami konferencji byli: Poszukiwania Nafty i Gazu Jasło Sp. z o.o. JASŁO, Przedsiębiorstwo Wielobranżowe „GEOD" Sp. z o.o. KRAKÓW.

Na konferencji zostały wygłoszone następujące referaty:

•    „Techniczne aspekty realizacji wiercenia otworów mrożeniowych", mgr inż. Zbigniew Szurlej, mgr inż. Marian Wardzała, PNiG

•    „Analiza położenia otworów mrożeniowych w aspekcie wykonania projektowanego płaszcza mrożeniowego", mgr inż.

Krystyna Stachowiak-Maciejowska, PeBeKa SA.

•    „Systemy wiercenia otworów pionowych RVDS. Efekty stosowania i możliwości rozwoju w oparciu o rezultaty uzyskane na płycie mrożeniowej SW-4", Kai Schwarzburg, MICON GmbH, mgr inż. Michał Wójcik, „GEOD" Kraków

•    „Nowoczesne rozwiązania w technologii wiercenia otworów kierunkowych w celu badania złoża z powierzchni i z wyrobisk podziemnych", Kai Schwarzburg, MICON GmbH. mgr inż. Michał Wójcik, „GEOD” Kraków

•    „Przyczyny krzywienia osi otworów wiertniczych i metody ich pionowania", prof. dr hab. inż. Andrzej Gonet, dr inż. Tomasz Śliwa, AGH Kraków

Po wygłoszonych referatach odbyła się dyskusja dotycząca problematyki związanej z techniczno-technologicznymi aspektami wykonywaniem pionowych mrożeniowych otworów wiertniczych dla warunków LGOM.

Wśród zaproszonych Gości na konferencję byli między innymi: Dyrektor Generalny ds. Inwestycji i Rozwoju KGHM, Dyrektor Generalny ds. Górnictwa KGHM, Dyrektor Departamentu Górnictwa i Maszyn Dołowych, Główni Inżynierowie - Geolodzy, Hydrogeolodzy KGHM, Kierownicy Robót Górniczych, Główni Inżynierowie ds. Inwestycyjnych, Pracownicy naukowi Wydziału Wiertnictwa Nafty i Gazu AGH w Krakowie, Kadra techniczna Pebeka SA., Poszukiwań Nafty i Gazu Jasło Sp.z o.o., firmy GEOD z Krakowa oraz MICON GmbH z Celle (Niemcy).

Ze względu na złożone warunki geologiczno-górnicze znajdujące się na obszarze mono-kliny przedsudeckiej głębienie szybów metodą specjalną z zamrażaniem górotworu jest najefektywniejszą metodą specjalną stosowaną w skalach luźnych i mocno zawodnionych w warunkach Legnicko-Gtogowskiego Okręgu Miedziowego (LGOM).

Przy opracowaniu projektu mrożenia dla przygotowania do głębienia górotworu szybu SW-4 (dla kopalni Polkowice-Sieroszowice) uwzględniono osiągnięcia naukowo-techniczne oraz doświadczenia i umiejętności uzyskane przez Przedsiębiorstwo Budowy Kopalń w Lubiniu (PeBeKa S.A) podczas głębienia 30 szybów wLGOM.

Skala nieprzewidzianych zagrożeń wodnych na etapie projektowania pierwotnych szybów kopalni Lubin i Polkowice prowadziła niejednokrotnie do licznych awarii hydrogeologicznych, pociągając za sobą opóźnienia i dodatkowe koszty. W związku z tym opracowany proces mrożenia górotworu jest procesem mającym za zadanie takie zamrożenie górotworu i wody wokół szybu aby nie dopuścić do wdarcia się wody i luźnych skał do wyrobiska.

Powszechnie stosuje się zamrażanie górotworu otworami mrożeniowymi, odwiercanymi na kręgu, do głębokości kilku metrów poniżej wyznaczonej głębokości mrożenia. Spąg środkowego pstrego piaskowca w rejonie projektowanego szybu SW-4 znajduje się na poziomie 640 m, stąd wyznaczona głębokość mrożenia, jest równa głębokości odwiercania otworów tj. 650 m.

Dla szybu SW-4 zaprojektowano wykonanie płyty mrożeniowej o następujących parametrach techniczno-technologicznych:

-    średnica kręgu mrożenia -16 m,

-    ilość otworów na kręgu - 40,

-    ilość otworów o głębokości 650 m - 20,

-    ilość otworów o głębokości 430 m - 20,

-    otwory rozmieszczone naprzemian krótki -długi,

-    ilość otworów pomiarowych o głębokości 630 m-3,

-    odległość od siebie otworów długich na kręgu-2,50 m,

-    odległość od siebie otworów krótkich na kręgu- 2,50 m,

-    odległość miedzy otworami płytkimi i głębokimi - 1,25m,

-    konstrukcja otworów: rury 9 5/8" do głębokości 20 m, rury 5 1/2" do głębokości 430/650 m.

Wymagania dotyczące pionowości otworów:

-    otwory długie I = 650 m w interwale 430-650 dopuszczalne odchylenie od pionu 0,5 m,

-    wszystkie otwory w interwale 0-430 m

dopuszczalne odchylenie od pionu 0,3 m,

Wszelkie przekroczenia dopuszczalnego odchylenia osi otworu od pionu skutkowały obowiązkiem wykonania dodatkowych otworów wiertniczych przez wykonawcę wierconych otworów tzn. Przedsiębiorstwo Poszukiwania Nafty i Gazu Jasło Sp. z o.o. z Jasła.

Otwory mrożeniowe zostały wykonane zespołem dwu specjalnie zaadoptowanych do celów wierceń mrożeniowych urządzeń wiertniczych: Caldwell KB200 i Cabot IRI 750.

Kolejność realizacji poszczególnych otworów na kręgu przebiegała wg. następującego harmonogramu:

-    otwory długie I = 650 m wykonywane były w pierwszej kolejności,

-    otwory krótkie I=430 m wykonywane były w drugiej kolejności,

-    otwory pomiarowe w trzeciej kolejności. Jednym z najtrudniejszych zadań w czasie

wiercenia otworów wiertniczych do celów realizacji płyty mrożeniowej jest uzyskanie dokładnie pionowych otworów. W wielu przypadkach następuje samorzutne skrzywienie osi otworu, gdyż podczas procesu zwiercania skał występują różnorodne czynniki sprzyjające zachodzeniu lego zjawiska . Ogólnie czynniki wpływające na możliwości krzywienia otworów można podzielić na:

-    geologiczne,

-    technologiczne,

-    techniczne,

-    organizacyjne.

W trudnych warunkach geologicznych celem wyeliminowania lub zminimalizowania przyczyn krzywienia otworów wiertniczych stosuje się następujące metody przeciwdziałaniu temu zjawisku:

-    obniżenie nacisku osiowego poniżej tzw. pierwszego stopnia ugięcia obciążników,

-    wiercenie otworu z okresowym pionowaniem osi otworu tzw. system wahadła,

-    wiercenie otworu przy stosowaniu dolnej części przewodu wiertniczego

o zwiększonej sztywności,

-    zastosowanie specjalnego systemu pionującego.

Najnowszym osiągnięciem technicznym na świecie w zakresie wiercenia pionowych otworów jest zapuszczanie do otworu specjalnie skonstruowanego systemu wiercenia pionowego np. RVDS (rotary vertical drilling system). Składa się on z dwóch zasadniczych układów Ij. elektronicznego pomiarowego umożliwiającego określenie położenia osi otworu i mecha-nicznego-korygującego skrzywienie osi otworu. Dzięki przesuwnym czterem łapom umieszczonym na obwodzie, w momencie pojawienia się skrzywienia osi otworu, zostają one lak przemieszczone, aby doprowadzić otwór do pionu. Efektywność działania takiego systemu zależy miedzy innymi od własności wytrzymałościowych górotworu, gdyż korekta dalszego wiercenia w istotny sposób zależy od możliwości oparcia łap RVDS o ścianę otworu.

BIP I 64/2007