Optimizarea sistemului de acționare al instalațiilor de foraj cu TopDrive

INTRODUCERE

Platformele petroliere cu sistem de acționare Top Drive pentru foraj

destinate lucrărilor on/off-shore de foraj sunt structurate în funcție de acționările

utilizate.

Analiza lor se concentrează pe găsirea de noi modalități de consolidare

căilor de reducere a consumului de energie şi cresterea performanțelor de

fiabilitate şi de reducere a riscurilor tehnice care pot apărea în timpul

funcționării.

Optimizarea structurii depinde de metoda de foraj în legatură cu sistemele

de operare care îndeplinesc funcțiile necesare pentru procesul tehnologic. Din

acest punct de vedere, analiza structurală are drept scop identificarea modului în

care un sistem electric funcționează. Aceasta depinde și de modul în care

sistemele principale şi auxiliare de operare sunt grupate.

În scopul de a identifica unele modele destinate simulării diferitelor

condiții de lucru sunt folosite metodele de analiză a structurii sistemului.

Datorită acestor metode pot fi efectuate analize pentru un număr relevant

de situații întâlnite în practică.

Utilizat pentru a roti coloana de forare în timpul procesului de forare a

sondelor de petrol și gaze, top drive-ul este un motor , care este de obicei este

suspendat de macaraua instalației de forat. Fiind amplasat în locul cilindrului

de rabatare, acesta are puterea de peste 1,000 cp, rotind un ax care înșurubează

coloana de țevi de forare. Acesta înlocuiește masa rotativă, ușurând munca

manuală în procesul de forare, totodată eliminând multe din riscurile asociate cu

aceasta.

Un top drive este compus din unul sau mai multe motoare, electrice sau

hidraulice, conectate la coloana printr-o secțiune scurtă de țeavă cunoscută sub

denumirea de pană. Suspendat de un cârlig sub troliu, motorul se poate deplasa

în sus sau în jos de-a lungul macaralei. De multe ori, masa rotativă este echipată

cu clești care sa împiedice alunecarea coloanei de forare în sonda

Top Drive-ul elimină o mare parte din munca manuala care era necesară

în trecut pentru forarea sondelor, astfel reducând riscurile de accidentare și

crescând siguranța în timpul forării. De multe ori, top drive-urile sunt complet

automate, oferind control asupra rotației și a cuplului, și deasemenea

controlează greutatea pe sapă.

Top drive-ul poate fi folosit în orice mediu, și pe orice tip de instalație de

forare, de la instalație pe camion, până la cele mai mari platforme offshore.

Totuși există o oarecare diferență între top drive-urile pentru onshore și cele

pentru offshore, cum ar fi faptul ca la instalațiile onshore, top drive-ul se

deplasează sus-jos pe sine, pentru a împiedica legănarea din cauza valurilor

marine.

Fig.1. Sistemul TOP DRIVE

1. Scurtă analiză a factorilor care influențează durata

operației de manevră

Manevrarea garniturii de foraj reprezintă o operației complexã în

desfăşurarea cãreia intrã multe operații auxiliare necesare atât la operația de

extragere cât și la operația de introducere a sarcinii. Operația de extragere a

garniturii de foraj constã în descompunerea ei în pași de o anumitã lungime și

depozitarea lor în stivã. Deși operațiile de extragere a garniturii de foraj, la fel

ca cele de introducere, ocupã un procent însemnat din timpul total de manevrã,

deci de funcționarea instalației de foraj, ele sunt în sine operații neproductive și

timpul în care se desfăşoară o astfel de operație se numeşte timp auxiliar(TA).

De aici rezultã dezideratul major, care a condus la apariția instalațiilor de

foraj și intervenție moderne, ca timpul auxiliar sã fie minim, dacã este posibil

chiar zero, ceea ce înseamnã ca viteza de manevrã sã aibã în permanentã

valoarea maximã posibilã dictatã de procesul tehnologic deservit si capacitatea

de rezistentã a structurii de rezistentã a instalației. Pornind de la relația generalã

Page 5

a timpului total de manevrã (Tm) (exemplu extragerea garniturii de foraj de la

adâncimea H),se pot desprinde concluzii:

Tm-este timpul total de manevrã la extragere;

H - adâncimea maximã;

Vr - viteza cârligului în perioada regimului stabilizat;

t1 - durata regimului tranzitoriu la pornire;

t3 - durata regimului tranzitoriu la oprire;

t4 - durata operațiilor auxiliare (în text este notat TA);

lp - lungimea unui pas.

Concluzia care se desprinde este aceea cã pentru lungimea optimã a

pasului lpo, rezultatã dintr-un calcul tehnico-economic, care uzual are valoarea

lpo= 27 m, valoarea minimã a timpului total de manevrã se obține pentru timpul

auxiliar minim. În mod asemãnãtor, studiului variației puterii (Pm) consumatã la

manevrã și a vitezei cârligului în perioada regimului stabilizat Vr, conduc la

concluzii similare cu privire la valoarea pe care trebuie sã o aibã timpul auxiliar.