Sastav kolone bušaćeg alata

Sastav kolone bušaćeg alata (“Drilling String”) je bitan faktor u rotirajućem sistemu bušenja i predstavlja spoj između bušaćeg postrojenja i dleta za bušenje.

Namena kolone bušaćeg tela

Osnovna namena kolone bušaćeg alata u kanalu bušotine je da:

⦁ Prenosi rotaciju od bušaćeg postrojenja na dleto;

⦁ Omogućava cirkulaciju fluidom (isplake) od bušaćeg postrojenja do dleta i od dleta do površine;

⦁ Omogući spuštanje i vađenje dleta;

⦁ Omogući primenu željenog opterećenja na dleto.

Takođe, kolona bušaćeg alata u bušotini ima i specijalne namene kao što su:

⦁ Stabilizacija sastava alata na dnu bušotine u cilju održavanja zahtevanog otklona kanala bušotine i minimiziranja vibracija i poskakivanja dleta na dnu;

⦁ Omogućavanje testiranja produktivnog sloja u bušotini kroz kolonu bušaćeg alata;

⦁ Dozvoljava karotažna merenja kroz bušaći alat, kada se klasične aparature za merenje bušotine ne mogu spustiti u otvorenu bušotinu.

Kolona bušaćeg alaga sastoji se iz sledećih elemenata:

⦁ Radna šipka (“Kelly”);

⦁ Bušaće šipke (“Drill Pipe”):

⦁ Klasične bušaće šipke;

⦁ Teške bušaće šipke (“Heavy Weight Drill Pipe”);

⦁ Sastav alata na dnu bušotine (“Bottom Hole Assembly-BHA”):

⦁ Teške šipke (“Drill Collars”);

⦁ Stabilizatori (“Stabilizers”);

⦁ Amortizer udara ili vibracija (“Shock Absorber”);

⦁ Udarači, tj. izbijači (“Jar”);

⦁ Prelaz na dleto (“Bit Sub”);

Istražni radovi

Radna šipka

Namena radne šipke je prenošenje snage, odnosno obrtnog momenta sa vrtaćeg stola na bušaće šipke, kao i sprovođenje toka isplake od isplačne glave do bušaćih šipki.

Radna šipka predstavlja i najopterećeniji deo sastava kolone bušaćeg alata. Izrađuje se od visoko kvalitetnog hrom-molibdenskog čelika postupkom kovanja, ili mašinskim postupkom, termički ojačanog kaljenjem i otpuštanjem.

U široj primeni su dve vrste radnih šipki:

⦁ kvadratnog preseka;

⦁ šestougaonog preseka.

Standardna API radna šipka, četvorougaona ili šestougaona dugačka je 12,2 m.

Dostupna je i opciona dužina od 16,5 m.

Na većini bušaćih postrojenja se koristi radna šipka dužine 12,2 m.

Bušaće šipke

Energija potrebna za razrušavanja stena na dnu bušotine prenosi se preko bušaćih šipki sa površine na dno. Tako značajna funkcija bušaćih šipki u procesu bušenja nameće posebne zahteve u pogledu otpornosti građe, dimenzija i konstrukcije. To su bešavne cevi sa ojačanjem na krajevima, izrađene od čelika sa maksimalno 0,04% sumpora.

Bušaće šipke predstavljaju i najdužu sekciju kolone bušaćeg alata, jer sastav alata na dnu bušotine (BHA) uobičajeno nije duži od 300 m.

Svaki komad bušaće šipke sastoji se iz tela i dve spojnice, sa odgovarajućim spoljašnjim i unutrašnjim navojem, koje služe za spajanje bušaćih šipki.

U toku rada u kanalu bušotine, bušaće šipke su pod sledećim uticajem:

⦁ Aksijalnog opterećenja usled sopstvene težine i težine sastava alata na dnu bušotine (BHA);

⦁ radijalnog opterećenja;

⦁ Torzionog momenta usled rotacije;

⦁ ciklične promene opterećenja usled klaćenja sistema, a posebno kada kanal bušotine ima nagle promene nagiba, tj. otklona od vertikale

Bušaće šipke definišu se sledećim elementima:

⦁ spoljašnjim prečnikom i težinom;

⦁ kvalitetom (“Grad”);

⦁ klasom;

⦁ dužinom;

⦁ ojačanjima na krajevima cevi;

⦁ spojnicom.

Teške bušaće šipke

Teška bušaća šipka ima spoljašnji prečnik isti kao i klasična bušaća šipka, ali zato raspolaže sa mnogo većom debljinom zida, čine se ostvaruje 2-3 puta veća težina po jedinici dužine. Po sredini tela cevi nalazi se ojačanje, tj. zadebljanje istog spoljašnjeg prečnika kao i spojnice. To centralno ojačanje, tj. zadebljanje ima ulogu stabilizatora, a ujedno i smanjuju trošenje tela cevi. Takođe, sa centralnim zadebljanjem se ostvaruje manji kontakt cevi sa zidom bušotine, a time se i smanjuje mogućnost prihvata alata usled diferencijalnog pritiska.

Teške bušaće šipke se sve više upotrebljavaju pri izradi bušotina, zbog sledećih prednosti:

⦁ Smanjuju cenu koštanja bušenja, jer eliminišu oštećenja bušaćih šipki u tranzitnoj zoni, tj. u delu sekcije klasičnih bušaćih šipki koje se nalaze odmah iznad teških šipki;

⦁ Sa njima se može povećati kapacitet bušenja malih bušaćih postrojenja, tj. povećati dubina bušenja jer se može smanjiti broj teških šipki u koloni bušaćeg alata;

⦁ Kod koso-usmerenog i horizontalnog bušenja smanjuju torziju u kanalu bušotine i povećavaju tendenciju izmene ugla bušotine.

Sastav alata na dnu bušotine

Alat na dnu bušotine, koji obično nije duži od 300 m, sastoji se od sledećih komponenti:

⦁ teških šipki;

⦁ stabilizatora;

⦁ amortizera udara ili vibracija;

⦁ udarača, tj. izbijača;

⦁ prelaza.

Teške šipke

Teške šipke su najvažnija komponenta sastava alata na dnu bušotine sa sledećom namenom:

⦁ Ostvaruju opterećenje na dleto;

⦁ Predstavljaju deo sastava alata izloženog izvijanju;

⦁ Smanjuju vibracije i odskakanje dleta po dnu bušotine;

⦁ Održavaju zadani pravac bušotine ostalih alata na dnu bušotine.

Teške šipke su bešavne čelične cevi sa povećanim spoljašnjim i smanjenim unutrašnjim prečnikom u odnosu na prečnike bušaćih šipki. U kolonu bušaćeg pribora postavljaju se između dleta i bušaćih šipki u cilju da koncentracija opterećenja na dleto bude smeštena neposredno iznad dleta u što kraćem intervalu kolone bušaćeg alata.

U procesu izrade bušotine, dužina kolone teških šipki određuje se tako da se 80-85% njihove težine u isplaki koristi za davanje opterećenja na dleto, a ostali deo kolone teških šipki podvrgnut je opterećenju na istezanje. Pri tome se neutralna tačka kompletnog sastava kolone bušaćeg alata nalazi u nizu teških šipki.

Teške šipke su duge 9,1 m ili 9,4 m. Izrađene prema  API specifikaciji u rasponu prečnika od 73,03 do 304,8 mm. Teška šipka duga 9,1 m i prečnika 153,4 mm teška je oko 1360 kg. Deset ovakvih spojenih šipki će imati težinu od 13610 kilograma. Potrebno opterećenje na dleto za efikasno bušenje znatno varira i zavisi od tipa dleta i vrste formacije koja se buši. Pored toga, 13610 kilograma je dobar primer potrebnog opterećenja na dleto.

Izbor teških šipki u bušotini

Teške šipke su prva sekcija kolone bušaćeg alata koja se bira, jer izabrane dužine i težine teških se uključuju kod izbora, tj. projektovanja bušaćih šipki.

Izbor teških šipki zasniva se na delovanju isplake u statičkim uslovima, a primenjuju se dve metode:

⦁ Metoda potiska (“Bouyancy factor method”);

⦁ Metoda pritisak-površina (“Pressure-area method”);

Stabilizatori

Bušenje vertikalne, koso-usmerene, ili horizontalne bušotine zahteva upotrebu odgovarajućeg alata-stabilizatora, ugrađenih iznad dleta i na određenoj dužini u donjem delu teških šipki. Zadatak stabilizatora raspoređenih na određenom mestu u donjem delu teških šipki je da vrši kontrolu trajektorije bušotine da bi se ostvario određeni cilj: vertikalna, koso-usmerena ili horizontalna bušotina pod tačno određenim, zadatim uglovima.

Najšire primenjivani sastavi alata na dnu bušotine, pri izradi vertikalnih bušotina, u zavisnosti od rasporeda stabilizatora podrazumevaju:

⦁ Tehniku klatna (“Pendulum Technique”);

⦁ Tehniku krute stabilizacije (“Packed Hole”).

Ublaživač udaraca ili vibracija

Amortizer udara ili vibracija koristi se prilikom bušenja čvrstih kavernoznih i nehomogenih formacija u kojima se bušaći alat i dleto izloženi jakim vibracijama odnosno oscilacijama u smeru ose pribora. Vibracije nastaju usled poskakivanja dleta na dnu bušotine ili rotacije bušaćih šipki u opsegu kritičnih brzina. Usled vibracije nastaju velike dinamičke sile (dvostruko veće od opterećenja na dleto), tako da ovi udari mogu prouzrokovati lomove bušaćih i teških šipki, lomove reznih elemenata dleta čime se smanjuje radni vek dleta.

Optimalna ugradnja amortizera udara je neposredno iznad dleta (kod krute stabilizacije 3 m od dleta) čime se ostvaruje neprekidni kontakt reznih elemenata dleta sa dnom bušotine, što omogućava povećanje opterećenja na dleto, a samim tim i povećanje mehaničke brzine bušenja.

Udarač (izbijač)

U fazi bušenja, udarač se ugrađuje u kolonu bušaćeg alata na dnu bušotine sa zadatkom da udarnim dejsvtom, kako naviše tako i naniže, omogući oslobađanje dleta ili drugih alata u slučaju zaglave. Udarnim delovanjem, neposredno posle zaglave, u cilju oslobađanja alata mogu se sprečiti veliki troškovi instrumentacije, tj. spasavanja zaglavljenih alatki.

Prelazi

Prelazi se, za razliku od spojnica, primenjuju za spajanje dva različita alata za bušenje koji imaju različite standardne tipove navoja, ili različite prečnike. Obično se upotrebljavaju pri spajanju dleta i teške šipke, teške šipke i stabilizatora, teške šipke i bušaće šipke, bušaće šipke i radne šipke, radne šipke i isplačne glave i dr.

Spoljašnje veze

• Ministarstvo rudarstva i energetike
• Rudarsko-geološki fakultet