Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
E-materiały do kształcenia zawodowego

E‑book do e‑materiału Obsługa odwiertów eksploatacyjnych

Eksploatacja otworowa złóż - Technik górnictwa otworowego 311702

bg‑gold

Budowa i wyposażenie głowic eksploatacyjnych odwiertów samoczynnych i pompowanych

E‑BOOK

82

Spis streści

1

Uzbrojenie napowierzchniowe odwiertu pompowanego

Głowice odwiertów pompowanych

Głównym zadaniem głowicy odwiertu eksploatowanego poprzez pompowanie jest uszczelnienie żerdzi dławikowej oraz skierowanie płynu złożowego z towarzyszącym gazem do instalacji przyodwiertowej. Głowica odwiertu eksploatacyjnego, z którego wydobywanie ropy naftowej odbywa się poprzez pompowanie, wyposażona może być w szereg elementów, do których zaliczymy:

  • prewenter na laskę pompową,

  • dławik na laskę pompową,

  • wyłącznik ciśnieniowy żurawia pompowego,

  • zawór bezpieczeństwa,

  • zawór upustowy.

Elementy zestawu wyposażenia napowierzchniowego dobierane są w zależności od:

  • ciśnienia głowicowego,

  • sposobu pompowania odwiertu (indywidualnie czy grupowo),

  • wydajności odwiertu.

W polskim górnictwie w przeszłości na odwiertach powszechnie stosowano dwa rodzaje głowic do odwiertów eksploatowanych przez pompowanie. Były to głowice pompowe typu Glinik dla odwiertu z ciśnieniem i głowice, które umożliwiały pompowanie ropy naftowej z odwiertów o bardzo niskim ciśnieniu głowicowym. Głowica pompowa typu Glinik przykręcona jest do ostatniej kolumny rur okładzinowych. Wewnątrz głowicy znajduje się wieszak kolumny rur pompowych u dołu których przykręcony jest cylinder pompy wgłębnej oraz mufa stopowa, w której umieszczany jest zawór ssący zwany zaworem stopowym. Górna część głowicy posiada odkręcany dławik z częścią lejkowatą utrzymującą szczelność przy ruchu posuwisto zwrotnym żerdzi dławikowej (laski pompowej), do której przykręcone są żerdzie wraz tłokiem pompy. W celu uzyskania szczelności a jednocześnie zapewnienie odpowiedniego smarowania do części lejkowatej głowicy pompowej wlewany jest olej lub ropa.

RpLzlMEecFSpe
Głowica odwiertu pompowego z dławikiem samouszczelniającym
1 – kołnierz,
2 – przykrywa,
3 – rura wydobywcza,
4 – łącznik,
5 – trojak,
6 – osłona dławika,
7 – żerdź dławikowa (laska pompowa),
8 – tuleja dławikowa,
9 – uszczelnienie dławika,
10 – sprężyna dociskowa.
Źródło: GroMar sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Obecnie nowoczesne głowice eksploatacyjne odwiertów pompowanych składają się z kilku elementów zamontowanych na podstawie dolnej części głowicy do eksploatacji samoczynnej.

RgOQhrpV5efsC
Przykładowy schemat głowicy eksploatacyjnej odwiertu pompowanego
1 – laska pompowa,
2 – głowiczka,
3 – trojak,
4 – prewenter na laskę,
5 – zawór kulowy,
6 – manometr,
7 – presostat,
8 – zawór bezpieczeństwa,
9 – zawór Barda,
10 – zawór zwrotny,
11 – zasuwa.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Do elementów takiej głowicy eksploatacyjnej odwiertu pompowanego należy:

  • Głowiczka pompowa (dławik) – służy do uszczelnienia żerdzi dławikowej (laski pompowej) w celu niedopuszczenia do przedostawania się płynu złożowego i gazu na zewnątrz,

    R1FDIvMvNPflp
    Głowiczka pompowa (dławik).
    Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.
  • Czwórnik – służy do połączenia odlewy z głowiczką pompową, prewenterem na laskę pompową, z możliwością zamontowania manometru,

    Rfs6S4s0SDA5c
    Czwórnik.
    Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
  • Prewenter na laskę BOP (Blow–Out Preventers) – służy do uszczelnienia przestrzeni na wypływie płynu złożowego pomiędzy laską pompową lub żerdzią pompową a głowiczką (dławikiem) w przypadku konieczności np. wymiany głowiczki lub uszczelnienia w głowiczce pompowej, wymiany laski pompowej, lub zabezpieczenia przed wypływem płynów złożowych i gazu na czas innych prac lub stójki odwiertu,

    RE7IBLEWtpJMr
    Prewenter na laskę BOP.
    Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
  • Zawór Barda – stosowany w celu utrzymania przeciwciśnienia do określonej wartości na rurkach wydobywczych w celu zmniejszenia negatywnego oddziaływania gazu na wydobycie płynu złożowego poprzez pompowanie.

    R31Aj7V32uTf5
    Zawór Barda.
    Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
  • Presostat – czujnik różnicy ciśnień wyposażony w przekaźnik. Presostat stanowi zabezpieczenie przed wzrostem ciśnienia powyżej określonego zakresu.

    R1SFNrTEe3sCO
    Presostat.
    Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
  • Zawór bezpieczeństwa – zadaniem zaworu bezpieczeństwa jest zabezpieczenie urządzeń ciśnieniowych lub zbiorników przed nadmiernym wzrostem ciśnienia powyżej wartości granicznej.

    R1AJPq9ASfuap
    Schemat zaworu bezpieczeństwa
    1 – siedzisko,
    2 – kadłub,
    3 – grzyb,
    4 – dzwon,
    5 – kołpak,
    6 – trzpień,
    7 – kaptur,
    8 – sprężyna.
    Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
  • Zawór zwrotny (check valve) służy do zapewnienia przepływu płynu tylko w jednym kierunku. Jest to zawór samoczynny. Ze względu na sposób zamknięcia zawory zwrotne dzielą się na: grzybkowe, kulowe, klapowe, membranowe.

    R1K1YJRhJz5K2
    Zawór zwrotny.
    Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Powrót do spisu treściPowrót do spisu treści

2

Żuraw pompowy

Elementem napowierzchniowego uzbrojenia odwiertu pompowego jest żuraw pompowy, wprawiający w ruch przewód pompowy, a poprzez przewód pompę wgłębną. W zależności od rodzaju napędu wyróżnia się: indywidualne żurawie pompowe (IŻP) nazywane również kiwonami pompowymi, żurawie do napędu grupowego nazywane kiwakami pompowymi.

Powrót do spisu treściPowrót do spisu treści

4
Indywidualny żuraw pompowy

Indywidualny żuraw pompowy posiada odrębny silnik napędowy i stosowany jest do napędu pompy wgłębnej w odwiercie. Napęd z silnika za pomocą przekładni pasowej i przekładni zębatej (reduktora) przekazywany jest na wał napędowy. Na wale zamontowane są dwie korby, które połączone są z wahaczem za pomocą podciągaczy. Na końcu wahacza znajduje się łeb wahacza, do którego zamocowane jest cięgło połączone z żerdzią dławikową.

Na korbach żurawia zmocowane są przeciwwagi. Przeciwwagi mogą być również zamontowane na końcu wahacza, poza punktem zamocowania podciągaczy. Indywidualne żurawie pompowe mogą posiadać wyważenie rotacyjne, wahaczowe lub wahaczowo – rotacyjne. Napędzane są silnikiem elektrycznym lub silnikiem spalinowym. Skok łba wahacza, a tym samym skok tłoka pompy wgłębnej może być regulowany poprzez zmianę punktu zamocowania podciągaczy na korbie.

Poszczególne IŻP różnią się m.in.: wielkością obciążenia, maksymalną głębokością pompowania, skokiem łba wahacza a także wymiarami zewnętrznymi.

Rv7oXDl5nKeAb
Indywidualny żuraw pompowy.
Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.
ROEyD5rd5gkD5
Indywidualny Żuraw Pompowy
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R37w0ieXzTORe
Schemat Indywidualnego Żurawia Pompowego z wyważeniem rotacyjno‑wahaczowym
1 – łeb wahacza,
2 – połączenie belki wahacza z ramą nośną,
3 – cięgło (chomąto),
4 – wahacz,
5 – przeciwwagi (wyważenie wahaczowe),
6 – pociągacz,
7 – przekładnia (skrzynia redukcyjna),
8 – koło napędowe,
9 – paski klinowe,
10 – silnik,
11 – podstawa ramy nośnej,
12 – połączenie pociągacza z korbą,
13 – przeciwwagi (wyważenie rotacyjne),
14 – rama nośna.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1Bz6hKJZjU3V
Urządzenie pompowe typu konwencjonalnego.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Powrót do spisu treściPowrót do spisu treści

5
Kiwon pompowy

Jest to kiwak pompowy do pompowania grupowego. Powyżej to mocowanie do liny transmisyjnej połączonej z kołem filialnym.

Rj5zlnR8Pl70q
Kiwon pompowy.
Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R7Nqkeu6e2czr
Urządzenie pompowe typu Mark II.
Źródło: Techcollector, dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org/, licencja: CC BY-SA 3.0.
RSJBYtnGKdRZ9
Urządzenie pompowe typu konwencjonalnego typ 7SK12.
Źródło: Artur1917, dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org/, licencja: CC BY-SA 3.0.
RYq7NnhMYYbsI
Urządzenie pompowe typu konwencjonalnego typ Dansco 3000.
Źródło: Sanjay Acharya, dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org/, licencja: CC BY-SA 3.0.
R4KlyE12hEEVj
Kiwak napędzany kieratem, Osobnica.
Źródło: Przykuta, dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org/, licencja: CC BY-SA 3.0.

Powrót do spisu treściPowrót do spisu treści

3

Napęd kieratowy

W polskim górnictwie naftowym i nie tylko, napęd kieratowy żurawi pompowych (kiwaków) był powszechnie stosowany na kopalniach starszych, na których głębokość oraz odległość poszczególnych odwiertów od siebie były mała. Zasada napędu grupowego polega na wykorzystaniu jednego silnika napędowego do napędu kieratu pompowego, a następnie za pośrednictwem transmisji pompowych, napędu od kilku do kilkunastu kiwaków pompowych.

Urządzenie do pompowania grupowego nosi nazwę kieratu który służy do zamiany ruchu obrotowego wału silnika na ruch obrotowo – zwrotny koła kieratowego, a następnie na ruch posuwisto – zwrotny transmisji pompowych. Wyróżnia się dwa typu kieratów pompowych;

  • kierat z układem korbowym,

  • kierat mimośrodowy.

kieracie z układem korbowym za pośrednictwem przekładni zębatej silnik uruchamia wał, na którego końcach zaklinowane są dwie korby, ustawione względem siebie o 180°. Za pomocą posiągaczy korby te są połączone z kołem poziomym, zaklinowanym na wale pionowym. Koło zostaje wprawione w ruch zwrotny wahający o niewielkim wychyleniu. Jeżeli do obwodu tego koła przyłączy się przewód, którego drugi koniec jest połączony z kiwonem odwiertu, to kiwon będzie wykonywał ruch wahadłowy. Jeżeli po drugiej stronie obwodu koła kieratowego przyłączymy inny przewód połączony z kiwonem drugiego odwiertu, to uzyskamy na nim ruch pompy przesunięty o pół okresu, tzn. gdy w pierwszym odwiercie tłok będzie się wznosił, w drugim będzie opadał i na odwrót.

Po każdej stronie koła kieratowego można równocześnie łączyć kilka odwiertów, np. 3-5, a więc równocześnie możemy pompować 6-10 odwiertów tym samym silnikiem.

R9pxKERZ9U315
Kierat pompowy z przeniesieniem zębatym
1 – wał pośredniczący,
2 – wał główny,
3 – korby,
4 – pociągacze,
5 – koło poziome.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

kieracie mimośrodowym obroty i moc silnika przenoszone są za pomocą pasa na tarczę zamontowaną na wale poziomym. Na wale tym zamontowane jest stożkowe koło zębate. Koło to zazębione jest z drugim kołem zamontowanym na wale pionowym ułożyskowanym w podstawie. Na wale tym zaklinowana jest ekscentrycznie tarcza, po obwodzie której ślizga się pierścień, zwany jarzmem. Do pierścienia tego doczepia się przewody transmisyjne biegnące do poszczególnych odwiertów. W czasie obracania się wału pionowego każdy dowolny punkt jarzma wykonuje ruchy posuwisto‑zwrotne o długości skoku odpowiadającej podwójnej długości promienia ekscentryczności. Wszystkie masy z wyjątkiem jarzma znajdują się w ruchu obrotowym o stałej prędkości obwodowej, a więc nie mogą być przyczyną powstawania szarpań powstających przy kieracie z układem korbowym.

R1066OdbBv7ad
Kierat mimośrodowy
1 – podstawa,
2 – wał pionowy,
3 – stożkowe koło zębate,
4 – stożkowe koło zębate,
5 – wał poziomy,
6 – tarcza,
7 – tarcza mimośrodowa,
8 – pierścień.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ruch posuwisto–zwrotny przewodu transmisyjnego przeniesiony zostaje na żerdzie pompowe za pośrednictwem kiwaków.

R1O3Oa6YFhL5N
Różne rodzaje kiwaków.
Źródło: GroMar Sp.z.o.o, licencja: CC BY-SA 3.0.
Rp1cDmoeMKTCM
Schemat budowy kieratu pompowego z kołem kieratowym i kołami filialnymi
1 – silnik,
2 – przekładnie zębate,
3 – wał pośredniczący,
4 – przekładne zębate,
5 – przekładnia z pasków klinowych,
6 – wał korbowy,
7 – korba,
8 – korba,
9 – podciągacze,
10 – koło kieratowe główne,
11 – koło filialne,
12 – koło filialne,
13 – podciągacze,
14 – kiwaki pompowe.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Powrót do spisu treściPowrót do spisu treści

Powiązane materiały multimedialne

Powrót do spisu treściPowrót do spisu treści