Transcript Kef_1_new - Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων
Slide 1
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Κεφάλαιο 1ο
Περιστροφική Διάτρηση –
Μηχανολογικός Εξοπλισμός
1/27
Slide 2
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Τυπικό περιστροφικό, χερσαίο
γεωτρύπανο
Πύργος (derrick)
Κινητήρες (engines)
Βαρούλκο (draw works)
Αντλίες λάσπης (mud pump)
Σταθερό σύστημα τροχαλιών (crown block)
Κινητό σύστημα τροχαλιών (travelling block)
Άγκιστρο (hook)
Περιστρεπτός τροφοδότης (swivel)
4/γωνικό ή 6/γωνικό στέλεχος (kelly)
Περιστροφική τράπεζα (rotary table)
Αποτροπέας εκρήξεων (blowout preventer)
Διατρητικά στελέχη (drill pipes)
Αντίβαρα (drill collars)
Κοπτικό άκρο (bit)
Τσιμεντωμένη σωλήνωση (cemented casing)
Κόσκινο καθαρισμού λάσπης (shale shaker)
Δεξαμενές λάσπης (mud tanks)
Στήριγμα 3 διαδοχικών διατρητικών στελεχών
(stand of 3 joints of pipe)
19. Μικρή οπή στήριξης kelly
(‘rathole’ where kelly is kept during tripping)
20. Λεπτομέρεια περιστροφικής τράπεζας
(close-up of rotary table)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
2/27
Slide 3
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Διαμόρφωση επιφάνειας γύρω από το γεωτρύπανο
Σταθερή τροχαλία (crown)
Κινητή πλατφόρμα χειρισμού στελεχών (monkeyboard)
Εγκατάσταση ανάμιξης λάσπης (mud mixing shack)
Πύργος (derrick)
Στεγανοποιημένη τάφρος απόθεσης λάσπης (lined pit)
Aντλιοστάσιο (pump house)
Δάπεδο γεωτρυπάνου (drilling floor)
Αγωγός μεταφοράς αντλούμενου πετρελαίου
(flow line)
Λέβητας (boiler)
Βάση γεωτρυπάνου (substructure)
Κτήριο γραφείων (‘doghouse’ on-site office)
Δεξαμενή καυσίμων (fuel tank)
Ράμπα μεταφοράς στελεχών
(catwalk)
Διατρητικά στελέχη (drill pipes)
3/27
Slide 4
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Λεπτομέρειες εξοπλισμού
γεωτρυπάνου
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
1
2
1.
Σταθερό σύστημα τροχαλιών (crown block)
2.
Συρματόσχοινο (drilling line)
3.
Κινητό σύστημα τροχαλιών (traveling block)
4
4.
Άγκιστρο (hook)
5
5.
Περιστρεπτός τροφοδότης (swivel)
6.
Περιστροφική τράπεζα (rotary table)
3
6
7
7.
Βαρούλκο (draw works)
8
8.
Αντλίες λάσπης (mud pumps)
4/27
Slide 5
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Τυπική συνδεσμολογία διατρητικής στήλης
Περιστρεπτός τροφοδότης (swivel)
Στέλεχος περιστρεπτού τροφοδότη (swivel stem)
Επιφανειακός εξοπλισμός
(rig floor equipment)
Περιστροφική τράπεζα (rotary table)
Προσαρμογέας διαμέτρου περιστρεπτού τροφοδότη (swivel sub)
Κρουνός τετραγωνικού / εξαγωνικού στελέχους (kelly cock)
Άνω ενισχυμένο άκρο (upper upset)
Τετραγωνικό ή εξαγωνικό στέλεχος (kelly)
Κάτω ενισχυμένο άκρο (lower upset)
Ελαστικό προστατευτικό κάλυμμα (προαιρετικό) (rubber protector)
Σύνδεσμος με άκρο σε μορφή "θήκης" (tool joint box member)
Διατρητικό στέλεχος (drillpipe)
Ενδογεωτρητικός εξοπλισμός
(downhole equipment)
Σύνδεσμος με άκρο σε μορφή «πείρου» (tool joint pin member)
Προσαρμογέας διαμέτρου (crossover sub)
Αντίβαρο (drill collar)
Αποσβεστήρας κραδασμών (bit sub)
Μέτωπο κοπής (working face)
Κοπτικό άκρο (bit)
5/27
Slide 6
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Προσαρμογή της γεώτρησης σε διαφορετικό περιβάλλον
Χερσαία
γεώτρηση
Γεώτρηση σε
Γεώτρηση σε
Γεώτρηση σε
προβλήτα (jetty) εξέδρα jackup σταθερή εξέδρα
Γεώτρηση σε Γεώτρηση σε πλωτή
γεωτρητικό ημιβυθιζόμενη εξέδρα
σκάφος
Αέριο
Πετρέλαιο
Νερό
6/27
Slide 7
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Παραδείγματα χερσαίων γεωτρυπάνων
7/27
Slide 8
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Παραδείγματα αυτομεταφερόμενων,
χερσαίων γεωτρυπάνων
8/27
Slide 9
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Παραδείγματα εξεδρών τύπου jacket
9/27
Slide 10
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Παραδείγματα εξεδρών τύπου jackup
10/27
Slide 11
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Παραδείγματα πλωτής ημιβυθιζόμενης πλατφόρμας
… κι ένα ατύχημα
11/27
Slide 12
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Παραδείγματα γεωτρητικών σκαφών
12/27
Slide 13
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Σχηματική παρουσίαση του συστήματος ανέλκυσης και
καθέλκυσης της διατρητικής στήλης
Σταθερό σύστημα
τροχαλιών
(crown block)
Κινούμενο
συρματόσχοινο
(fast line)
(β) Ανάλυση δυνάμεων πάνω στο κινητό
σύστημα τροχαλιών (traveling block)
Σταθερό
συρματόσχοινο
(dead line)
Κινητό σύστημα
τροχαλιών
(traveling block)
Βαρούλκο
(drawworks)
Αγκύρωση
(anchor)
Καρούλι
συρματόσχοινου
(storage reel)
Ένδειξη φορτίου
(load indicator)
(γ) Ανάλυση δυνάμεων πάνω στο
σταθερό σύστημα τροχαλιών
(crown block)
(α) Διάταξη και ορολογία συστήματος ανέλκυσης
και καθέλκυσης της διατρητικής στήλης
13/27
Slide 14
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Συναρμολόγηση διατρητικών στελεχών
1. Καθέλκυση νέου
1
στελέχους στη μικρή οπή
στήριξης (mousehole)
2. Μεταφορά νέου στελέχους
από τη στοίβα
3
Αιώρηση
του swivel
και του
kelly πάνω
από το νέο
στέλεχος
4
Σύλληψη &
μεταφορά
του νέου
στελέχους
στην κορυφή
της
διατρητικής
στήλης
5
Σύνδεση
του νέου
στελέχους
&
συνέχιση
της
διάτρησης
2
14/27
Slide 15
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Τομή γεώτρησης ορυσσόμενης κατά φάσεις
Σωλήνωση οδηγός
(conductor pipe)
Διάμετρος
γεώτρησης 24˝ Διάτρηση
17 1/2˝
Σωλήνωση
13 3/8˝
Η οπή οδηγός
ορύσσεται πριν την
εγκατάσταση του
γεωτρυπάνου
Τσιμέντωση
Διάτρηση
12 1/4˝
Σωλήνωση
9 5 /8 ˝
Σωλήνωση
7˝
Διάτρηση
8 1/2˝
Διάτρηση 6˝
15/27
Slide 16
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Συναρμολόγηση διατρητικών στελεχών
1. Μικρή οπή στήριξης νέου στελέχους (mousehole)
2. Ατσάλινη δοκός (steel beam)
3. Δακτύλιοι στήριξης στελεχών (finger)
4. Κινητή πλατφόρμα χειρισμού στελεχών (monkeyboard)
2
4
3
1
16/27
Slide 17
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Λαβές ακινητοποίησης εξοπλισμού διατρητικής στήλης
(α)
(α) Λαβή ακινητοποίησης
διατρητικών στελεχών
(β)
(γ)
(β) Λαβή ακινητοποίησης
(γ) Λαβή ακινητοποίησης
αντίβαρων
στελεχών σωλήνωσης
17/27
Slide 18
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Άσκηση βάρους επί του κοπτικού
ΣΥΝΟΛΙΚΟ
βάρος
διατρητικής
στήλης στο
άγκιστρο
Αναρτημένο βάρος =
= ΣΥΝΟΛΙΚΟ - WOB
(α) Κοπτικό εκτός
(β) Κοπτικό σε
επαφής με τον
πυθμένα
“off bottom”
(β)
(α)
Βάρος επί του κοπτικού
(Weight On Bit – WOB)
επαφή με τον
πυθμένα
“on bottom”
18/27
Slide 19
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Σύστημα περιστροφής
Περιστρεπτός τροφοδότης (swivel)
Μηχανισμός περιστροφής (rotary drive)
Σωλήνας λάσπης (hose)
4/γωνικό ή 6/γωνικό στέλεχος (kelly)
Ρουλεμάν οδήγησης kelly (kelly bushing)
Περιστροφική τράπεζα (rotary table)
Διατρητικά στελέχη (drill pipes)
Αντίβαρα (drill collars)
Κοπτικό άκρο (bit)
19/27
Slide 20
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Εξοπλισμός συστήματος περιστροφής
(α)
(α) Περιστροφική τράπεζα
(β) Κύριος τριβέας
(γ)
(β)
(γ) Ρουλεμάν οδήγησης του kelly
20/27
Slide 21
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Σύστημα κυκλοφορίας ρευστών διάτρησης
Σημείο
Αντλίες
Σημείο
Δεξαμενή
λάσπης
Επιστροφή
λάσπης
Επιφάνεια
Διατρητικά στελέχη
Αντίβαρα
Κοπτικό άκρο
Σημείο
21/27
Slide 22
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Αντλίες ρευστού διάτρησης δύο & τριών κυλίνδρων
Αντλία δύο κυλίνδρων
(duplex design)
Αντλία τριών κυλίνδρων
(triplex design)
22/27
Slide 23
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Σχηματική λειτουργία αντλιών διπλής και απλής δράσης
(α) Διπλής δράσης
(αντλία διπλού κυλίνδρου):
(β) Απλής δράσης
(αντλία τριπλού κυλίνδρου):
V1 = π/4 ∙ dL2 ∙ Ls
V = π/4 ∙ dL2 ∙ Ls
V2 = π/4 ∙ (dL2 - dr2) ∙ L
Vp = 3 ∙ (π/4 ∙ dL2 ∙ Ls) ∙ Ep
Vp = (2) ∙ (π/4) ∙ (2dL2 - dr2) ∙ Ls ∙ Ep
23/27
Slide 24
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Σύστημα ασφάλειας
24/27
Slide 25
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Μηχανισμός ασφάλειας ή Blow Out Preventer - Β.Ο.Ρ *
Στοιχείο
σφραγίσματος
δακτυλίου
γεώτρησης
(pack-off
element)
Έμβολο
(piston)
Συνδεσμολογία εμβόλου
(ram assembly)
Βαλβίδα εισόδου
(opening port)
Βαλβίδα εξόδου
(closing port)
Δίαυλοι υδραυλικού
ρευστού (fluid
connections and
hydraulic passages)
Χαλύβδινο
περίβλημα
(steel body)
Έμβολο (piston)
Δακτυλιοειδής μηχανισμός
ασφαλείας (annular BOP)
σε τομή
Πλευρικό στόμιο
υδραυλικού συστήματος
ελέγχου εμβόλου
(side outlet for choke/kill)
Εμβολοφόρος μηχανισμός
ασφαλείας (ram-type BOP) σε
τομή
* Σύστημα αποτροπής εκτινάξεων & εκρήξεων
25/27
Slide 26
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Υποθαλάσσιος εξοπλισμός
Πνευματικός τανυστής (pneumatic tensioning)
Αντισταθμιστής ανύψωσης (heave compensator)
Πλωτή εξέδρα (floating drilling vessel)
Ολισθαίνουσα σύνδεση (slip joint)
Καλώδιο αγκύρωσης
(anchor line)
Αγωγός ρευστού υψηλής πίεσης (kill line)
Καλώδια ελέγχου BOP (BOP control lines)
Επίπεδο θάλασσας (sea level)
Αγωγός διακίνησης εξερχόμενης λάσπης (marine riser)
Αγωγός στραγγαλισμού εξερχόμενης λάσπης (choke line)
Εύκαμπτη σύνδεση (flex joint)
Υποθαλάσσια διάταξη BOP (subsea BOP stack)
Πυθμένας θάλασσας (sea floor)
Διατρητικά στελέχη (drill pipes)
Αποσβεστήρας προσκρούσεων (bumper sub)
Αντίβαρα (drill collars)
Κοπτικό (bit)
26/27
Slide 27
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
“Κανείς δεν είναι τέλειος...”
Ρήγμα
Δόμος άλατος
Πετρέλαιο & αέριο
Περατό αποθήκευτρο πέτρωμα
Αδιαπέρατο πέτρωμα
27/27
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Κεφάλαιο 1ο
Περιστροφική Διάτρηση –
Μηχανολογικός Εξοπλισμός
1/27
Slide 2
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Τυπικό περιστροφικό, χερσαίο
γεωτρύπανο
Πύργος (derrick)
Κινητήρες (engines)
Βαρούλκο (draw works)
Αντλίες λάσπης (mud pump)
Σταθερό σύστημα τροχαλιών (crown block)
Κινητό σύστημα τροχαλιών (travelling block)
Άγκιστρο (hook)
Περιστρεπτός τροφοδότης (swivel)
4/γωνικό ή 6/γωνικό στέλεχος (kelly)
Περιστροφική τράπεζα (rotary table)
Αποτροπέας εκρήξεων (blowout preventer)
Διατρητικά στελέχη (drill pipes)
Αντίβαρα (drill collars)
Κοπτικό άκρο (bit)
Τσιμεντωμένη σωλήνωση (cemented casing)
Κόσκινο καθαρισμού λάσπης (shale shaker)
Δεξαμενές λάσπης (mud tanks)
Στήριγμα 3 διαδοχικών διατρητικών στελεχών
(stand of 3 joints of pipe)
19. Μικρή οπή στήριξης kelly
(‘rathole’ where kelly is kept during tripping)
20. Λεπτομέρεια περιστροφικής τράπεζας
(close-up of rotary table)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
2/27
Slide 3
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Διαμόρφωση επιφάνειας γύρω από το γεωτρύπανο
Σταθερή τροχαλία (crown)
Κινητή πλατφόρμα χειρισμού στελεχών (monkeyboard)
Εγκατάσταση ανάμιξης λάσπης (mud mixing shack)
Πύργος (derrick)
Στεγανοποιημένη τάφρος απόθεσης λάσπης (lined pit)
Aντλιοστάσιο (pump house)
Δάπεδο γεωτρυπάνου (drilling floor)
Αγωγός μεταφοράς αντλούμενου πετρελαίου
(flow line)
Λέβητας (boiler)
Βάση γεωτρυπάνου (substructure)
Κτήριο γραφείων (‘doghouse’ on-site office)
Δεξαμενή καυσίμων (fuel tank)
Ράμπα μεταφοράς στελεχών
(catwalk)
Διατρητικά στελέχη (drill pipes)
3/27
Slide 4
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Λεπτομέρειες εξοπλισμού
γεωτρυπάνου
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
1
2
1.
Σταθερό σύστημα τροχαλιών (crown block)
2.
Συρματόσχοινο (drilling line)
3.
Κινητό σύστημα τροχαλιών (traveling block)
4
4.
Άγκιστρο (hook)
5
5.
Περιστρεπτός τροφοδότης (swivel)
6.
Περιστροφική τράπεζα (rotary table)
3
6
7
7.
Βαρούλκο (draw works)
8
8.
Αντλίες λάσπης (mud pumps)
4/27
Slide 5
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Τυπική συνδεσμολογία διατρητικής στήλης
Περιστρεπτός τροφοδότης (swivel)
Στέλεχος περιστρεπτού τροφοδότη (swivel stem)
Επιφανειακός εξοπλισμός
(rig floor equipment)
Περιστροφική τράπεζα (rotary table)
Προσαρμογέας διαμέτρου περιστρεπτού τροφοδότη (swivel sub)
Κρουνός τετραγωνικού / εξαγωνικού στελέχους (kelly cock)
Άνω ενισχυμένο άκρο (upper upset)
Τετραγωνικό ή εξαγωνικό στέλεχος (kelly)
Κάτω ενισχυμένο άκρο (lower upset)
Ελαστικό προστατευτικό κάλυμμα (προαιρετικό) (rubber protector)
Σύνδεσμος με άκρο σε μορφή "θήκης" (tool joint box member)
Διατρητικό στέλεχος (drillpipe)
Ενδογεωτρητικός εξοπλισμός
(downhole equipment)
Σύνδεσμος με άκρο σε μορφή «πείρου» (tool joint pin member)
Προσαρμογέας διαμέτρου (crossover sub)
Αντίβαρο (drill collar)
Αποσβεστήρας κραδασμών (bit sub)
Μέτωπο κοπής (working face)
Κοπτικό άκρο (bit)
5/27
Slide 6
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Προσαρμογή της γεώτρησης σε διαφορετικό περιβάλλον
Χερσαία
γεώτρηση
Γεώτρηση σε
Γεώτρηση σε
Γεώτρηση σε
προβλήτα (jetty) εξέδρα jackup σταθερή εξέδρα
Γεώτρηση σε Γεώτρηση σε πλωτή
γεωτρητικό ημιβυθιζόμενη εξέδρα
σκάφος
Αέριο
Πετρέλαιο
Νερό
6/27
Slide 7
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Παραδείγματα χερσαίων γεωτρυπάνων
7/27
Slide 8
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Παραδείγματα αυτομεταφερόμενων,
χερσαίων γεωτρυπάνων
8/27
Slide 9
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Παραδείγματα εξεδρών τύπου jacket
9/27
Slide 10
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Παραδείγματα εξεδρών τύπου jackup
10/27
Slide 11
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Παραδείγματα πλωτής ημιβυθιζόμενης πλατφόρμας
… κι ένα ατύχημα
11/27
Slide 12
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Παραδείγματα γεωτρητικών σκαφών
12/27
Slide 13
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Σχηματική παρουσίαση του συστήματος ανέλκυσης και
καθέλκυσης της διατρητικής στήλης
Σταθερό σύστημα
τροχαλιών
(crown block)
Κινούμενο
συρματόσχοινο
(fast line)
(β) Ανάλυση δυνάμεων πάνω στο κινητό
σύστημα τροχαλιών (traveling block)
Σταθερό
συρματόσχοινο
(dead line)
Κινητό σύστημα
τροχαλιών
(traveling block)
Βαρούλκο
(drawworks)
Αγκύρωση
(anchor)
Καρούλι
συρματόσχοινου
(storage reel)
Ένδειξη φορτίου
(load indicator)
(γ) Ανάλυση δυνάμεων πάνω στο
σταθερό σύστημα τροχαλιών
(crown block)
(α) Διάταξη και ορολογία συστήματος ανέλκυσης
και καθέλκυσης της διατρητικής στήλης
13/27
Slide 14
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Συναρμολόγηση διατρητικών στελεχών
1. Καθέλκυση νέου
1
στελέχους στη μικρή οπή
στήριξης (mousehole)
2. Μεταφορά νέου στελέχους
από τη στοίβα
3
Αιώρηση
του swivel
και του
kelly πάνω
από το νέο
στέλεχος
4
Σύλληψη &
μεταφορά
του νέου
στελέχους
στην κορυφή
της
διατρητικής
στήλης
5
Σύνδεση
του νέου
στελέχους
&
συνέχιση
της
διάτρησης
2
14/27
Slide 15
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Τομή γεώτρησης ορυσσόμενης κατά φάσεις
Σωλήνωση οδηγός
(conductor pipe)
Διάμετρος
γεώτρησης 24˝ Διάτρηση
17 1/2˝
Σωλήνωση
13 3/8˝
Η οπή οδηγός
ορύσσεται πριν την
εγκατάσταση του
γεωτρυπάνου
Τσιμέντωση
Διάτρηση
12 1/4˝
Σωλήνωση
9 5 /8 ˝
Σωλήνωση
7˝
Διάτρηση
8 1/2˝
Διάτρηση 6˝
15/27
Slide 16
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Συναρμολόγηση διατρητικών στελεχών
1. Μικρή οπή στήριξης νέου στελέχους (mousehole)
2. Ατσάλινη δοκός (steel beam)
3. Δακτύλιοι στήριξης στελεχών (finger)
4. Κινητή πλατφόρμα χειρισμού στελεχών (monkeyboard)
2
4
3
1
16/27
Slide 17
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Λαβές ακινητοποίησης εξοπλισμού διατρητικής στήλης
(α)
(α) Λαβή ακινητοποίησης
διατρητικών στελεχών
(β)
(γ)
(β) Λαβή ακινητοποίησης
(γ) Λαβή ακινητοποίησης
αντίβαρων
στελεχών σωλήνωσης
17/27
Slide 18
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Άσκηση βάρους επί του κοπτικού
ΣΥΝΟΛΙΚΟ
βάρος
διατρητικής
στήλης στο
άγκιστρο
Αναρτημένο βάρος =
= ΣΥΝΟΛΙΚΟ - WOB
(α) Κοπτικό εκτός
(β) Κοπτικό σε
επαφής με τον
πυθμένα
“off bottom”
(β)
(α)
Βάρος επί του κοπτικού
(Weight On Bit – WOB)
επαφή με τον
πυθμένα
“on bottom”
18/27
Slide 19
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Σύστημα περιστροφής
Περιστρεπτός τροφοδότης (swivel)
Μηχανισμός περιστροφής (rotary drive)
Σωλήνας λάσπης (hose)
4/γωνικό ή 6/γωνικό στέλεχος (kelly)
Ρουλεμάν οδήγησης kelly (kelly bushing)
Περιστροφική τράπεζα (rotary table)
Διατρητικά στελέχη (drill pipes)
Αντίβαρα (drill collars)
Κοπτικό άκρο (bit)
19/27
Slide 20
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Εξοπλισμός συστήματος περιστροφής
(α)
(α) Περιστροφική τράπεζα
(β) Κύριος τριβέας
(γ)
(β)
(γ) Ρουλεμάν οδήγησης του kelly
20/27
Slide 21
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Σύστημα κυκλοφορίας ρευστών διάτρησης
Σημείο
Αντλίες
Σημείο
Δεξαμενή
λάσπης
Επιστροφή
λάσπης
Επιφάνεια
Διατρητικά στελέχη
Αντίβαρα
Κοπτικό άκρο
Σημείο
21/27
Slide 22
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Αντλίες ρευστού διάτρησης δύο & τριών κυλίνδρων
Αντλία δύο κυλίνδρων
(duplex design)
Αντλία τριών κυλίνδρων
(triplex design)
22/27
Slide 23
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Σχηματική λειτουργία αντλιών διπλής και απλής δράσης
(α) Διπλής δράσης
(αντλία διπλού κυλίνδρου):
(β) Απλής δράσης
(αντλία τριπλού κυλίνδρου):
V1 = π/4 ∙ dL2 ∙ Ls
V = π/4 ∙ dL2 ∙ Ls
V2 = π/4 ∙ (dL2 - dr2) ∙ L
Vp = 3 ∙ (π/4 ∙ dL2 ∙ Ls) ∙ Ep
Vp = (2) ∙ (π/4) ∙ (2dL2 - dr2) ∙ Ls ∙ Ep
23/27
Slide 24
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Σύστημα ασφάλειας
24/27
Slide 25
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Μηχανισμός ασφάλειας ή Blow Out Preventer - Β.Ο.Ρ *
Στοιχείο
σφραγίσματος
δακτυλίου
γεώτρησης
(pack-off
element)
Έμβολο
(piston)
Συνδεσμολογία εμβόλου
(ram assembly)
Βαλβίδα εισόδου
(opening port)
Βαλβίδα εξόδου
(closing port)
Δίαυλοι υδραυλικού
ρευστού (fluid
connections and
hydraulic passages)
Χαλύβδινο
περίβλημα
(steel body)
Έμβολο (piston)
Δακτυλιοειδής μηχανισμός
ασφαλείας (annular BOP)
σε τομή
Πλευρικό στόμιο
υδραυλικού συστήματος
ελέγχου εμβόλου
(side outlet for choke/kill)
Εμβολοφόρος μηχανισμός
ασφαλείας (ram-type BOP) σε
τομή
* Σύστημα αποτροπής εκτινάξεων & εκρήξεων
25/27
Slide 26
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
Υποθαλάσσιος εξοπλισμός
Πνευματικός τανυστής (pneumatic tensioning)
Αντισταθμιστής ανύψωσης (heave compensator)
Πλωτή εξέδρα (floating drilling vessel)
Ολισθαίνουσα σύνδεση (slip joint)
Καλώδιο αγκύρωσης
(anchor line)
Αγωγός ρευστού υψηλής πίεσης (kill line)
Καλώδια ελέγχου BOP (BOP control lines)
Επίπεδο θάλασσας (sea level)
Αγωγός διακίνησης εξερχόμενης λάσπης (marine riser)
Αγωγός στραγγαλισμού εξερχόμενης λάσπης (choke line)
Εύκαμπτη σύνδεση (flex joint)
Υποθαλάσσια διάταξη BOP (subsea BOP stack)
Πυθμένας θάλασσας (sea floor)
Διατρητικά στελέχη (drill pipes)
Αποσβεστήρας προσκρούσεων (bumper sub)
Αντίβαρα (drill collars)
Κοπτικό (bit)
26/27
Slide 27
Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Τομέας Μεταλλευτικής
Καθηγ.: Σ. Σταματάκη
Μάθημα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ
Κεφάλαιο 1ο: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ
“Κανείς δεν είναι τέλειος...”
Ρήγμα
Δόμος άλατος
Πετρέλαιο & αέριο
Περατό αποθήκευτρο πέτρωμα
Αδιαπέρατο πέτρωμα
27/27