Utilaj Petrolier

INTRODUCERE

Instalaţiile de foraj şi extracţie formează un ansamblu de utilaje cu scopul de a realiza manevrarea garniturilor de prăjini, burlane sau tevi de extracţie, rotirea lor sau circulaţia fluidului.

Dezvoltarea utilajului petrolier este legată de dezvoltarea metodelor de foraj, extracţie, transport şi prelucrare a petrolului.

Instalaţiile de foraj, în funcţie de metodele de foraj folosite, au avut următoarea evoluţie:

a) foraj percutant (cu cablu sau cu prăjini);

b) foraj percutant hidraulic;

c) foraj rotativ hidraulic;

d) forajul cu turbina si motor elicoidal.

Tendinţele care se manifestă în evoluţia instalaţiilor de foraj sunt:

• creşterea puterii instalate şi a capacităţii instalaţiilor de foraj construite;

• creşterea valorilor parametrilor cinematici şi dinamici (viteze, sarcini, presiuni, debite);

• modularea şi interschimbabilitatea elementelor componente;

• folosirea transmisiilor hidraulice şi pneumatice;

• acţionarea instalaţiei diesel-hidraulic, diesel, electric în curent continuu, sau cu turbine cu gaze;

• automatizarea şi mecanizarea.

Instalaţiile de extracţie diferă şi ele în funcţie de metoda de extracţie utilizată:

a) erupţie captată (naturală);

b) erupţie artificială;

c) pompare;

d) exploatare secundară:

• injecţie de apă sau de gaze, care se poate face extracontural sau

intracontural;

• stimulare aflux de petrol prin fisurare hidraulică sau injecţie de abur;

• combustie subterană.

În general o instalaţie de foraj se compune din următoarele subansamble:

- turla, mast sau trepied;

- utilajul de manevră: troliu, sistemul geamblac-macara, cablu;

- utilajul de rotire sau utilajul de percuţie, la instalaţiile mecanice;

- utilajul de circulaţie a fluidului de foraj la instalaţiile hidraulice;

- instalaţiile de forţa la instalaţiile semimecanice şi mecanice.

- organe de transmisie, de comandă, de măsură şi control.

Turla, mastul sau trepiedul servesc la introducerea şi extragerea garniturii de foraj, a burlanelor, a diferitelor scule, precum şi la susţinerea garniturii în timpul avansării. Ele sunt de diferite forme constructive: cu trei picioare (trepiede), cu patru picioare (turle); de asemenea pot fi rabatabile, cu unul sau cu două picioare (masturi). Toate sunt construite din oţel profilat sau tubular, lemnul utilizându-se numai uneori pentru trepiede.

Utilajul de manevră se compune din troliu, sistemul geamblac-macara şi cablu. Troliul este elementul principal al utilajului de manevră, el fiind o masină de ridicat prevăzuta cu un element de înfăşurare (toba) pe care se rulează cablul care susţine şi acţionează macaraua. La forajul manual troliul este prevăzut cu două manivele. Criteriile după care se apreciază troliile sunt: sarcina în cablu care determină sarcina la cârlig; viteza de manevră şi capacitatea de frânare.Pentru o utilizare mai raţională a puterii motorului în funcţie de sarcina la cârlig, troliile au în genere mai multe viteze. Construcţiile moderne prevăd trolii cu 2 sau chiar 3 tobe şi anume o tobă de foraj, o tobă de manevră şi una de lacarit. Trecerea de la un gen de operaţie la altul este astfel mult uşurată, nemaifiind nevoie săa depene cablul de pe macarale, pentru a fi urzit pe altele.

Utilajul de rotire are sarcina de a transmite garniturii de foraj mişcarea de rotaţie. Acest lucru se face prin intermediul unei mese rotative, prin intermediul unei prăjini de antrenare şi a capului hidraulic. În timpul operaţiilor de manevră, masa rotativă mai are şi rolul de a susţine garnitura de prăjini. Capul hidraulic susţine întreaga garnitură de foraj în timpul forajului şi asigură etanşeitatea fluidului de foraj. Construcţia capetelor hidraulice este diferită după fabricanţi şi sitemul de foraj. În ultima vreme, datorită progreselor făcute pe linia acţionărilor hidraulice, mişcarea de rotaţie se realizează prin capul hidraulic eliminând astfel masa rotativă şi prăjina de antrenare. Ceea ce caracterizează utilajul de rotire este sarcina de lucru, turaţia, deschiderea şi momentul de rotaţie palpabil.

Pompele servesc la gaura de sondă a fluidului de foraj şi constituie unul din cele mai importante elemente ale utilajelor cu sistem hidraulic. La forajul cu circulaţie directă, pentru pomparea fluidului de foraj se folosesc pompele cu piston. În cilindrul pompei pistonul are o mişcare rectilinie alternativă. Prin deplasarea sa pistonul produce o variaţie de volum datorită căreia sa realizează aspiraţia şi refularea lichidului. Pompele folosite sunt cu dublu efect, adică într-o cursă dublă se produc pentru fiecare piston câte două faze de aspiraţie şi refulare.

Organele de acţionare şi de transmisie sunt specifice fiecărei construcţii. Acestea se pot realiza prin curele, cardane, lanţuri cu zale, pneumatic sau hidraulic. Transmisiile şi acţionările hidrostatice au azi un rol din ce în ce mai mare.În genere toate comenzile sunt concentrate la un pupitru de comandă. O dată cu dezvoltarea tehnicii, rolul şi importanţa aparatelor de măsură şi control au crescut foarte mult. Aceste aparate ajută să se cunoască şi să se aplice corect regimul de foraj şi deasemenea să se aprecieze dacă utilajul folosit este solicitat în limite normale. În acest scop instalaţiile sunt dotate cu o serie de aparate de măsură: vacuumetre, manometre, tahometre, voltmetre, etc., a căror observare trebuie să se facă permanent de către operator, conform instrucţiunilor date de fabrică. Unul din principalele aparate este indicatorul de greutate, care arată sarcina la cârlig care nu trebuie să depăşească sarcina maximă permisă de turlă.

Forajul şi construcţia sondelor, exploatarea zăcămintelor de ţiţei şi gaze şi transportul produselor sunt bazate pe utilizarea unui volum foarte mare de material tubular, diversificat ca formă şi dimensiuni, cu performanţe la limita superioară a posibilităţilor tehnice actuale. Realizările privind adâncimile de foraj (peste 8000 m la sondele de gaze şi peste 10000 m la sondele pentru ţiţei), debitele şi presiunile fluidelor transportate (diametrul conductelor de până la 1420 mm şi presiuni de până la 120 bar) şi perspectiva desfăşurării forajelor până la adâncimi de 15000 m sunt determinate de progresele realizate în domeniul formelor constructive, materialelor, tehnologiilor de fabricaţie şi control, precum şi a bazei de calcul de rezistenţă şi stabilitate pentru garnitura de foraj, burlanele pentru tubaj, ţevile de extracţie şi conducte.