Spis treści
1. Wstęp ... 11
2. Analiza sprzętu uzbrojenia wylotu odwiertów udostępniających złoża gazu z pokładów łupkowych ... 13
2.1 Wprowadzenie (Cel) ... 13
2.2 Standard PN-EN ISO 10423/API 6A - Przemysł naftowy i gazowniczy – Sprzęt do wierceń i eksploatacji - Osprzęt więźb rurowych i głowic eksploatacyjnych ... 14
2.3 Opis stosowanych rozwiązań konstrukcyjnych ... 22
2.3.1 Więźby rurowe ... 22
2.3.2 Głowice eksploatacyjne ... 33
2.3.3 Głowice zabiegowe ... 42
2.3.4 Głowice przeciwerupcyjne - BOP. ... 45
2.4 Rynek producencki sprzętu do powierzchniowego uzbrojenia wylotów odwiertów udostępniających złoża gazu z pokładów łupkowych ... 47
2.4.1 Rozwiązania konstrukcyjne firmy Cameron International Corporation (Schlumberger Holdings Corporation) ... 49
2.4.2 Rozwiązania konstrukcyjne firmy Weatherford International Ltd. ... 55
2.4.3 Rozwiązanie konstrukcyjne firmy Stream-Flo Industries Ltd. ... 57
2.4.4 Rozwiązanie konstrukcyjne firmy FMC Technologies ... 58
2.4.5 Podsumowanie ... 59
3. Parametry sprzętu, jego dobór, stosowane standardy oraz wymogi prawne dla uzbrojenia powierzchniowego wylotów otworów wiertniczych i odwiertów naftowych ... 60
3.1 Dobór sprzętu ... 60
3.2.1 PN-EN ISO 10423/API 6A -Przemysł naftowy i gazowniczy – Sprzęt do wierceń i eksploatacji -
Osprzęt więźb rurowych i głowic eksploatacyjnych ... 64
3.2.2 PN-EN ISO 13533/API 16A -Przemysł naftowy i gazowniczy - Wyposażenie do wierceń i eksploatacji - Wiertnicze wyposażenie wylotu otworu ... 66
3.2.3 API 16C –Systemy dławiące i zamykające ... 67
3.3 Parametry sprzętu wg. PN-EN ISO 10423/API 6A ... 68
3.3.1 Ciśnienie robocze sprzętu (WP) ... 68
3.3.2 Rozmiar przyłączy sprzętu ... 72
3.3.3 Klasy materiałowe sprzętu (MC) ... 73
3.3.4 Klasy temperaturowe sprzętu (TC) ... 80
1. 83 3.3.5 Poziom Specyfikacji Produktu (PSL) ... 84
3.3.6 Poziom Działania Sprzętu (PR) ... 88
3.4 Parametry sprzętu produkowanego wg. PN-EN ISO 13533/API 16A ... 90
3.4.1 Ciśnienie robocze sprzętu (WP) ... 90
3.4.2 Rozmiary sprzętu ... 91
3.4.3 Klasyfikacja temperaturowa materiałów metalicznych ... 92
3.4.4 Klasyfikacja temperaturowa materiałów niemetalicznych uszczelnień... 92
3.5 Parametry sprzętu produkowanego wg. API 16C ... 93
3.6 Wymagania prawne stawiane wyrobom na terenie Rzeczypospolitej Polskiej. ... 94
3.6.1 Prawo geologiczne i górnicze ... 94
3.6.2 Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 30 kwietnia 2004 roku w sprawie dopuszczenia wyrobów do stosowania w zakładach górniczych ... 97
3.6.3 Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 21 grudnia 2005 roku w sprawie zasadniczych
wymagań dla urządzeń ciśnieniowych i zespołów urządzeń ciśnieniowych ... 98
3.6.4 Dyrektywy ciśnieniowe 2014/68/UE oraz 97/23/WE ... 99
3.6.5 Dyrektywa 94/9/WE ... 101
4. Wytyczne do modernizacji stosowanych rozwiązań konstrukcyjnych dla uzbrojenia powierzchniowego wylotów odwiertów udostępniających złoża gazu z pokładów łupkowych ... 103
4.1 Możliwości rozwoju stosowanych konstrukcji sprzętu dla uzbrojenia powierzchniowego wylotów otworów wiertniczych i odwiertów naftowych ... 104
4.1.1 Połączenie korpusu dolnego więźby rurowej z kolumną rur okładzinowych. ... 104
4.1.2 Konstrukcja więźby rurowej ograniczająca ilość połączeń kołnierzowych ... 105
4.1.3 Konstrukcja głowicy eksploatacyjnej przystosowana do zabiegów szczelinowania ... 106
4.1.4 Konstrukcja głowicy zabiegowej przystosowana do zabiegów szczelinowania. ... 107
4.1.5 Konstrukcja wieszaka rur Coiled Tubing ... 108
4.1.6 Konstrukcja górnej części głowicy eksploatacyjnej Solid-Block. ... 109
4.1.7 Konstrukcja głowicy eksploatacyjnej przystosowana do zabiegów kwasowania. ... 110
4.1.8 Tuleje izolujące wraz z łącznikami. ... 111
4.2 Wybór optymalnego kierunku rozwoju rozwiązań konstrukcyjnych... 111
4.3 Wytyczne do modernizacji stosowanych obecnie rozwiązań konstrukcyjnych dla uzbrojenia powierzchniowego wylotów odwiertów udostępniających złoża gazu z pokładów łupkowych. ... 115
4.3.1 Wytyczne do modernizacji stosowanych rozwiązań konstrukcyjnych więźb rurowych. ... 115
4.3.2 Wytyczne do modernizacji stosowanych rozwiązań konstrukcyjnych głowicy eksploatacyjnej. 119 4.3.3 Wytyczne do modernizacji stosowanych rozwiązań konstrukcyjnych głowicy zabiegowej. .... 123
5. Opracowanie założeń koncepcyjnych i projektu wstępnego zmodernizowanej konstrukcji więźby rurowej przeznaczonej do uzbrojenia powierzchniowego wylotów odwiertów udostępniających złoża gazu z pokładów
łupkowych ... 127
5.1 Cel. ... 127
5.2 Studia i analizy przedprojektowe, koncepcja, wytyczne do modernizacji. ... 127
5.3 Ogólny opis zmodernizowanej konstrukcji więźby rurowej... 130
5.4 Dokumentacja konstrukcyjna rysunkowa więźby rurowej - projekt wstępny. ... 132
5.5 Wytyczne do przeprowadzenia analizy wytrzymałościowej projektu. ... 163
5.6 Obliczenia wytrzymałościowe konstrukcji więźby rurowej - projekt wstępny. [62] ... 169
5.6.1 Cel wykonania pracy ... 170
5.6.2 Zakres pracy ... 170
5.6.3 Opis więźby rurowej ... 170
5.6.4 Analiza wytrzymałościowa więźby rurowej ... 174
5.6.5 Korpus więźby rurowej ... 177
5.6.6 Uskok utrzymujący wieszak tulejowy 7” oraz 95/8” w korpusie więźby... 184
5.6.7 Trzpień zabezpieczający (górny) wypchnięcie wieszaka tulejowego 7” ... 191
5.6.8 Gwint TR160x6 pod korek BPV w wieszaku tulejowym 7” ... 198
5.6.9 Gwint TR260x4 do posadowienia wieszaka tulejowego 95/8”... 199
5.6.10 Trzpień zabezpieczający (dolny) wypchnięcie wieszaka tulejowego 95/8” ... 204
5.6.11 Model ... 204
5.6.12 Warunki brzegowe ... 204
5.6.13 Wyniki analizy wytrzymałościowej ... 206
5.6.14 Łącznik 133/8” ... 211
5.6.16 Warunki brzegowe ... 211
5.6.17 Wyniki analizy wytrzymałościowej ... 212
5.6.18 Wieszak klinowy 95/8” ... 217
5.6.19 Model ... 217
5.6.20 Warunki brzegowe ... 217
5.6.21 Wyniki analizy wytrzymałościowej ... 218
5.6.22 Wieszak klinowy 7” ... 222
5.6.23 Model ... 222
5.6.24 Warunki brzegowe ... 222
5.6.25 Wyniki analizy wytrzymałościowej ... 223
5.7 Uzyskany efekt optymalizacji konstrukcji więźby rurowej. Analiza ekonomiczna projektu. ... 227
5.7.1 Korpus więźby rurowej. ... 227
5.7.2 Dolne połączenie więźby rurowej ... 228
5.7.3 Koszty wytworzenia więźby rurowej. ... 231
5.7.4 Koszty prac montażowych więźby rurowej. ... 233
5.7.5 Bezpieczeństwo pracy w kontekście ekonomii wyrobu... 235
5.7.6 Wpływ na środowisko naturalne w kontekście ekonomii wyrobu. ... 235
5.7.7 Analiza ekonomiczna projektu więźby rurowej- podsumowanie. ... 236
5.8 Wytyczne dotyczące montażu więźby rurowej ... 238
5.9 BHP oraz identyfikacja zagrożeń ... 242
6. Opracowanie założeń koncepcyjnych i projektu wstępnego zmodernizowanej konstrukcji głowicy eksploatacyjnej przeznaczonej do uzbrojenia powierzchniowego wylotów odwiertów udostępniających złoża gazu z pokładów łupkowych ... 244
6.2 Studia i analizy przedprojektowe, koncepcja, wytyczne do modernizacji. ... 245
6.3 Ogólny opis zmodernizowanej konstrukcji głowicy eksploatacyjnej. ... 248
6.4 Dokumentacja konstrukcyjna rysunkowa głowicy eksploatacyjnej- projekt wstępny. ... 252
6.5 Wytyczne do przeprowadzenia analizy wytrzymałościowej projektu głowicy eksploatacyjnej. ... 282
6.6 Obliczenia wytrzymałościowe konstrukcji głowicy eksploatacyjnej - projekt wstępny. [63] ... 292
6.6.1 Cel wykonania pracy ... 292
6.6.2 Zakres pracy ... 292
6.6.3 Opis głowicy eksploatacyjnej ... 293
6.6.4 Analiza wytrzymałościowa głowicy eksploatacyjnej ... 296
6.6.5 Korpus dolny głowicy eksploatacyjnej ... 300
6.6.6 Trzpienie podtrzymujące wieszak rur wydobywczych 27/8” ... 308
6.6.7 Trzpienie blokujące wieszak rur wydobywczych 27/8” ... 315
6.6.8 Gwint M63x1,5 pod korek BPV w wieszaku rur wydobywczych 27/8” ... 322
6.6.9 Korpus górny Solid-Block głowicy eksploatacyjnej ... 324
6.6.10 Elementy zasuwy suwakowej 29/16” ... 328
6.6.11 Model ... 328
6.6.12 Warunki brzegowe ... 328
6.6.13 Pokrywa zasuwy suwakowej ... 328
6.6.14 Trzpień sterowy ... 332
6.6.15 Nakrętka uszczelnienia trzpienia sterowego ... 340
6.6.16 Pokrywa łożysk ... 342
6.6.17 Bezpiecznik trzpienia sterowego ... 344 6.7 Uzyskane efekty optymalizacji konstrukcji głowicy eksploatacyjnej. Analiza ekonomiczna projektu. 346
6.7.1 Konstrukcja dolnej części głowicy eksploatacyjnej. ... 346
6.7.2 Konstrukcja górnej części głowicy eksploatacyjnej. ... 349
6.7.3 Koszt produkcji głowicy eksploatacyjnej. ... 350
6.7.4 Bezpieczeństwo pracy głowicy eksploatacyjnej w kontekście ekonomii wyrobu. ... 352
6.7.5 Wpływ na środowisko naturalne głowicy eksploatacyjnej w kontekście ekonomii wyrobu. [20] [46] 353 6.7.6 Analiza ekonomiczna projektu - podsumowanie. ... 354
6.8 Montaż głowicy eksploatacyjnej - wytyczne. ... 357
6.9 Wymagania przepisów prawa polskiego dotyczące głowic eksploatacyjnych. ... 358
6.10 BHP oraz identyfikacja zagrożeń. ... 360
7. Opracowanie założeń koncepcyjnych i projektu wstępnego zmodernizowanej konstrukcji głowicy zabiegowej przeznaczonej do uzbrojenia powierzchniowego wylotów odwiertów udostępniających złoża gazu z pokładów łupkowych... 363
7.1 Cel ... 363
7.2 Szczelinowanie hydrauliczne – zabieg stymulacji złoża. [20] [46] ... 364
7.3 Studia i analizy przedprojektowe, koncepcja, wytyczne do modernizacji głowicy zabiegowej. ... 366
7.4 Ogólny opis zmodernizowanej konstrukcji głowicy zabiegowej. ... 370
7.5 Dokumentacja konstrukcyjna rysunkowa - projekt wstępny. ... 375
7.6 Wytyczne do przeprowadzenia analizy wytrzymałościowej projektu. ... 400
7.7 Obliczenia wytrzymałościowe konstrukcji głowicy zabiegowej - projekt wstępny [64] ... 409
7.7.1 Cel wykonania pracy ... 409
7.7.2 Zakres pracy ... 409
7.7.3 Opis głowicy zabiegowej ... 411
7.7.5 Łącznik 7 1/16” i tuleja izolująca ... 416
7.7.6 Czwórnik 7 1/16” ... 425
7.7.7 Adapter 7 1/16”... 429
7.7.8 Przyłącze śluzy 7 1/16” ... 433
7.7.9 Zasuwa suwakowa 7 1/16” ... 439
7.8 Uzyskane efekty optymalizacji konstrukcji głowicy zabiegowej. Analiza ekonomiczna projektu. ... 469
7.8.1 Konstrukcja tulei izolującej dolną część głowicy eksploatacyjnej ... 470
7.8.2 Konfiguracja oraz konstrukcja zasuw suwakowych 7 1/16”głowicy zabiegowej... 471
7.8.3 Konstrukcja adaptera głowicy zabiegowej. ... 475
7.8.4 Koszt produkcji głowicy zabiegowej. ... 476
7.8.5 Wpływ konstrukcji głowicy zabiegowej na koszt przeprowadzenia zabiegów szczelinowania hydraulicznego. [27] ... 477
7.8.6 Bezpieczeństwo pracy oraz wpływ na środowisko naturalne głowicy zabiegowej w kontekście ekonomii wyrobu. ... 479
7.8.7 Analiza ekonomiczna projektu głowicy zabiegowej- podsumowanie. ... 480
7.9 Montaż głowicy zabiegowej - wytyczne. ... 484
7.10 Wymagania przepisów prawa polskiego dotyczące głowic zabiegowych. ... 485
7.11 BHP oraz identyfikacja zagrożeń. ... 486
