Montaż i pozycjonowanie urządzenia wiertniczego

Każde przedsięwzięcie związane z wykonaniem otworowych wymiennikow ciepła wymaga sporządzenia projektu prac geologicznych, ktory zawiera wszystkie ważne informacje dotyczące przeprowadzanych robot. Jedną z podanych wytycznych są wspołrzędne planowanych otworow. Dlatego też (szczegolnie w przypadku dużych inwestycji, gdzie wykonywanych jest wiele otworow) ważne jest wytyczenie przez uprawnionego geodetę punktow, w ktorych mają zostać odwiercone otwory. Oczywiście po zakończeniu prac wiertniczych wszystkie otwory powinny być zniwelowane w dowiązaniu do państwowej sieci geodezyjnej oraz należy określić położenie geograficzne w państwowym układzie wspołrzędnych. Drugim czynnikiem związanym z prawidłowym ustawieniem narzędzia wiercącego jest jego dokładne wypionowanie. Ma to na celu uzyskanie możliwie pionowego otworu. Po ustawieniu wiertnicy w pożądanym miejscu należy wypoziomować maszt urządzenia. Służą do tego poziomice zainstalowane na maszcie. W urządzeniach wiertniczych używane są poziomice wyposażone w torusowe libelle rurkowe (fot. 1). Ponieważ maszt może być odchylony w rożnych płaszczyznach, powinno się zastosować co najmniej dwie poziomice. Gdy pęcherzyki w obu poziomicach znajdą się w podziałce, oznacza to, że urządzenie jest ustawione prawidłowo.

 

 

Przygotowanie systemu płuczkowego i płuczki

 Po ustawieniu urządzenia można przystąpić do przygotowania obiegu płuczki. Do płytkich wierceń, jakimi są otwory wykonywane w celu instalacji wymienników ciepła, wystarcza bardzo prosty system płuczkowy. Zazwyczaj nie wykorzystuje się żadnego urządzenia znanego z wierceń naftowych, a należałoby przynajmniej zastosować mieszalnik hydrauliczny lub mechaniczny. (…) Na poszczególne etapy wykonywania otworu wiertniczego składają się montaż urządzenia wiertniczego, przygotowanie płuczki wiertniczej, zabudowanie wstępnej kolumny rur okładzinowych, zwiercanie skał i operacje dźwigowe przewodem wiertniczym.(…)

 

 

Odizolowanie wierzchniej warstwy gleby

Powierzchnie terenu stanowi zazwyczaj warstwa gleby, która często jest słabo zwięzła. Dlatego ważne jest uniemożliwienie jej kontaktu z wypływającą z otworu płuczką pod ciśnieniem. Do tego celu stosuje się rurę o większej średnicy niż planowany otwór. Za pomocą świdra o większej średnicy lub świdra ślimakowego odwierca się kilkumetrowy otwór, do którego zapuszcza się rurę okładzinową (fot. 3), będącą wstępną kolumną rur. Sporadycznie, przy niesprzyjającej budowie geologicznej, konieczne jest zastosowanie drugiej kolumny rur okładzinowych. W przypadku nawiercenia warstwy wodonośnej wskazane jest jej szczelne odizolowanie od dalej wierconego otworu. W wielu przypadkach cel ten nie jest osiągany przy wykonywaniu otworowych wymienników ciepła. (…)

 

 

1

 

 

 

Wiercenie otworu

Po przygotowaniu terenu prac oraz sprzętu można przystąpić do właściwego wiercenia otworu. Ponieważ do wprowadzenia rur wymiennika ciepła (najczęściej 2×40 mm) potrzebny jest otwór o średnicy ok. 120-130 mm, najczęściej stosuje się świder o średnicy 143 mm. (fot. 4). Niekonieczne jest korzystanie ze świdrów wyposażonych w dysze. Wystarczają narzędzia z zastosowanym centralnym wypływem płuczki. Rury płuczkowe powinny mieć największą dopuszczalną średnicę, aby zachować przepływ turbulentny w przestrzeni pierścieniowej (podczas wiercenia świdrem 143 mm rury mogą mieć średnicę 4.-5” (114,3-127 mm)). Najczęściej stosuje się rury ze zwornikami zgrzewanymi, spęczanymi do wewnątrz o długości 2-6 m. Długość kawałków rur płuczkowych zależy od rodzaju urządzenia wiercącego, a przede wszystkim wysokości jego masztu. Do wiercenia otworu stosuje się przewód wiertniczy zakończony narzędziem wiercącym. Po zadaniu odpowiednich parametrów technologicznych, tj. nacisku na świder, prędkości obrotowej i strumienia objętości płuczki (zob. tab.), rozpoczyna się urabianie górotworu. Gdy głowica płuczkowa obniży się do poziomu szczęk hydraulicznych, następuje dodanie kolejnego kawałka przewodu. Poszczególne etapy tej operacji mogą być następujące: a) przychwycenie szczękami przewodu znajdującego się w otworze, b) odkręcenie i przesuw w gorę głowicy, c) przeniesienie rury płuczkowej za pomocą wysięgnika zakończonego magnesem i umieszczenie jej na zworniku przewodu w otworze, d) ustawienie dokładanego kawałka rury w pozycji pionowej, e) opuszczenie głowicy i skręcenie rur płuczkowych, f) zwolnienie szczęk hydraulicznych. (…)

 

 

Wnioski

 Przy wierceniu większej liczby otworów dla wymienników ciepła konieczne jest zachowanie ich pionowości w celu osiągnięcia założonych parametrów energetycznych. Wówczas warunkiem koniecznym jest pionowe ustawienie masztu urządzenia wiertniczego podczas całego procesu wykonywania otworu oraz takie dobranie dolnej części przewodu, aby przy stosowanych parametrach technologii zwiercania skał zachować jego prostoliniowość, tzn. nie dopuścić do wyboczenia kolumny rur. (…)

 

 

Andrzej Gonet
 Mirosław Sówa
Tomasz Śliwa
Akademia Gorniczo-Hutnicza Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu

 

 

 

 

 

Czytaj całość w GlobEnergia 1/2012