Przyczyny krzywienia osi otworów

Stanisław Stryczek, Andrzej Gonet – Wydział Wiertnictwa Nafty i Gazu
Przyczyny krzywienia osi otworów
Przyczyny krzywienia osi otworów wiertniczych i metody ich pionowania
podczas realizacji płyty mrożeniowej dla szybu SW-4 w KGHM Lubin –
konferencja naukowo-techniczna
W związku z wykonaniem przez Poszukiwania Nafty i Gazu Jasło Sp. z o.o. mrożeniowych
otworów wiertniczych związanych z przyszłą realizacją szybu SW-4 dla Kombinatu Górniczo-Hutniczego Miedzi „Polska Miedź” SA (KGHM
Lubin) – Akademia Górniczo-Naftowa w Krakowie wraz z Wydziałem Wiertnictwa Nafty i Gazu
AGH zorganizowała w KGHM w Lubinie w dniu
6 marca 2007 r. Konferencję Naukowo-Techniczną pt.: Geologiczne, techniczne i ekonomiczne aspekty wiercenia otworów na przykładzie szybu SW-4.
Współorganizatorami konferencji byli: Poszukiwania Nafty i Gazu Jasło Sp. z o.o. JASŁO,
Przedsiębiorstwo Wielobranżowe „GEOD”
Sp. z o.o. KRAKÓW.
Na konferencji zostały wygłoszone następujące referaty:
• „Techniczne aspekty realizacji wiercenia
otworów mrożeniowych”, mgr inż. Zbigniew
Szurlej, mgr inż. Marian Wardzała, PNiG
Jasło
• „Analiza położenia otworów mrożeniowych
w aspekcie wykonania projektowanego
płaszcza mrożeniowego”, mgr inż.
Krystyna Stachowiak-Maciejowska, PeBeKa
S.A.
• „Systemy wiercenia otworów pionowych
RVDS. Efekty stosowania i możliwości
rozwoju w oparciu o rezultaty uzyskane na
płycie mrożeniowej SW-4”, Kai
Schwarzburg, MICON GmbH, mgr inż.
Michał Wójcik, „GEOD“ Kraków
• „Nowoczesne rozwiązania w technologii
wiercenia otworów kierunkowych w celu
badania złoża z powierzchni i z wyrobisk
podziemnych”, Kai Schwarzburg, MICON
GmbH, mgr inż. Michał Wójcik, „GEOD“
Kraków
• „Przyczyny krzywienia osi otworów
wiertniczych i metody ich pionowania”,
prof. dr hab. inż. Andrzej Gonet, dr inż.
Tomasz Śliwa, AGH Kraków
Po wygłoszonych referatach odbyła się dyskusja dotycząca problematyki związanej z techniczno-technologicznymi aspektami wykonywaniem pionowych mrożeniowych otworów
wiertniczych dla warunków LGOM.
Wśród zaproszonych Gości na konferencję
byli między innymi: Dyrektor Generalny ds. Inwestycji i Rozwoju KGHM, Dyrektor Generalny
ds. Górnictwa KGHM, Dyrektor Departamentu
Górnictwa i Maszyn Dołowych, Główni Inżynierowie – Geolodzy, Hydrogeolodzy KGHM, Kierownicy Robót Górniczych, Główni Inżynierowie
ds. Inwestycyjnych, Pracownicy naukowi Wydziału Wiertnictwa Nafty i Gazu AGH w Krakowie, Kadra techniczna Pebeka S.A., Poszukiwań
Nafty i Gazu Jasło Sp.z o.o., firmy GEOD z Krakowa oraz MICON GmbH z Celle (Niemcy).
8
Ze względu na złożone warunki geologiczno-górnicze znajdujące się na obszarze monokliny przedsudeckiej głębienie szybów metodą
specjalną z zamrażaniem górotworu jest najefektywniejszą metodą specjalną stosowaną
w skałach luźnych i mocno zawodnionych
w warunkach Legnicko-Głogowskiego Okręgu
Miedziowego (LGOM).
Przy opracowaniu projektu mrożenia dla
przygotowania do głębienia górotworu szybu
SW-4 (dla kopalni Polkowice-Sieroszowice)
uwzględniono osiągnięcia naukowo-techniczne
oraz doświadczenia i umiejętności uzyskane
przez Przedsiębiorstwo Budowy Kopalń w Lubiniu (PeBeKa S.A) podczas głębienia 30 szybów
w LGOM.
Skala nieprzewidzianych zagrożeń wodnych
na etapie projektowania pierwotnych szybów
kopalni Lubin i Polkowice prowadziła niejednokrotnie do licznych awarii hydrogeologicznych,
pociągając za sobą opóźnienia i dodatkowe
koszty. W związku z tym opracowany proces
mrożenia górotworu jest procesem mającym za
zadanie takie zamrożenie górotworu i wody wokół szybu aby nie dopuścić do wdarcia się wody i luźnych skał do wyrobiska.
Powszechnie stosuje się zamrażanie górotworu otworami mrożeniowymi, odwiercanymi
na kręgu, do głębokości kilku metrów poniżej
wyznaczonej głębokości mrożenia. Spąg środkowego pstrego piaskowca w rejonie projektowanego szybu SW-4 znajduje się na poziomie
640 m, stąd wyznaczona głębokość mrożenia,
jest równa głębokości odwiercania otworów tj.
650 m.
Dla szybu SW-4 zaprojektowano wykonanie
płyty mrożeniowej o następujących parametrach techniczno-technologicznych:
– średnica kręgu mrożenia – 16 m,
– ilość otworów na kręgu – 40,
– ilość otworów o głębokości 650 m – 20,
– ilość otworów o głębokości 430 m – 20,
– otwory rozmieszczone naprzemian krótki –
długi,
– ilość otworów pomiarowych o głębokości
630 m – 3,
– odległość od siebie otworów długich na
kręgu – 2,50 m,
– odległość od siebie otworów krótkich na
kręgu – 2,50 m,
– odległość miedzy otworami płytkimi
i głębokimi – 1,25 m,
– konstrukcja otworów: rury 9 5/8” do
głębokości 20 m, rury 5 1/2” do głębokości
430/650 m.
Wymagania dotyczące pionowości otworów:
– otwory długie l = 650 m w interwale
430–650 dopuszczalne odchylenie od
pionu 0,5 m,
– wszystkie otwory w interwale 0–430 m
dopuszczalne odchylenie od pionu 0,3 m,
Wszelkie przekroczenia dopuszczalnego
odchylenia osi otworu od pionu skutkowały
obowiązkiem wykonania dodatkowych otworów
wiertniczych przez wykonawcę wierconych
otworów tzn. Przedsiębiorstwo Poszukiwania
Nafty i Gazu Jasło Sp. z o.o. z Jasła.
Otwory mrożeniowe zostały wykonane zespołem dwu specjalnie zaadoptowanych do
celów wierceń mrożeniowych urządzeń wiertniczych: Caldwell KB200 i Cabot IRI 750.
Kolejność realizacji poszczególnych otworów na kręgu przebiegała wg. następującego
harmonogramu:
– otwory długie l = 650 m wykonywane były
w pierwszej kolejności,
– otwory krótkie l = 430 m wykonywane były
w drugiej kolejności,
– otwory pomiarowe w trzeciej kolejności.
Jednym z najtrudniejszych zadań w czasie
wiercenia otworów wiertniczych do celów realizacji płyty mrożeniowej jest uzyskanie dokładnie pionowych otworów. W wielu przypadkach
następuje samorzutne skrzywienie osi otworu,
gdyż podczas procesu zwiercania skał występują różnorodne czynniki sprzyjające zachodzeniu tego zjawiska . Ogólnie czynniki wpływające na możliwości krzywienia otworów można podzielić na:
–
–
–
–
geologiczne,
technologiczne,
techniczne,
organizacyjne.
W trudnych warunkach geologicznych celem wyeliminowania lub zminimalizowania przyczyn krzywienia otworów wiertniczych stosuje
się następujące metody przeciwdziałaniu temu
zjawisku:
– obniżenie nacisku osiowego poniżej tzw.
pierwszego stopnia ugięcia obciążników,
– wiercenie otworu z okresowym
pionowaniem osi otworu tzw. system
wahadła,
– wiercenie otworu przy stosowaniu dolnej
części przewodu wiertniczego
o zwiększonej sztywności,
– zastosowanie specjalnego systemu
pionującego.
Najnowszym osiągnięciem technicznym na
świecie w zakresie wiercenia pionowych otworów jest zapuszczanie do otworu specjalnie
skonstruowanego systemu wiercenia pionowego np. RVDS (rotary vertical drilling system).
Składa się on z dwóch zasadniczych układów
tj. elektronicznego pomiarowego umożliwiającego określenie położenia osi otworu i mechanicznego-korygującego skrzywienie osi otworu.
Dzięki przesuwnym czterem łapom umieszczonym na obwodzie, w momencie pojawienia się
skrzywienia osi otworu, zostają one tak przemieszczone, aby doprowadzić otwór do pionu.
Efektywność działania takiego systemu zależy
miedzy innymi od własności wytrzymałościowych górotworu, gdyż korekta dalszego wiercenia w istotny sposób zależy od możliwości
oparcia łap RVDS o ścianę otworu.
BIP 164/2007
Przy wierceniu otworów mrożeniowych dla
projektowanego szybu SW-4 wszystkie wyżej
opisane metody zapobiegania skrzywieniu
otworów były stosowane. Na podstawie uzyskanych wyników nie można jednoznacznie
stwierdzić, że którakolwiek z nich jest metodą
gwarantującą dla warunków geologiczno-hydrogeologicznych w rejonie szybu SW-4 wykonanie każdego otworu pionowego. Należy podkreślić, że pomimo systematycznych prac na-
ukowo badawczych i wdrożeniowych nie ma
na świecie uniwersalnej metody, która w każdych warunkach geologicznych byłaby w stanie zapewnić wykonanie idealnie pionowego
otworu.
Zbigniew Łucki
O czym myślą studenci
pierwszego roku?
Od kilku lat prowadzę – w ramach raczej
hobbystycznego zainteresowania – drugą cześć
przedmiotu „Komunikacja społeczna”, poświęconą komunikacji pisemnej (pierwsza część dotyczy komunikacji ustnej i zachowania się).
Przedmiot obowiązuje studentów stacjonarnych
I roku Wydziału Zarządzania w wymiarze 15 godzin ćwiczeń i został wprowadzony na prośbę
słuchaczy, którzy umiejętności komunikowania
się musieli zdobywać poza Uczelnią na różnych
kursach.
Na pierwszym roku za wcześnie uczyć o zawiłych meandrach komunikacji w biznesie, postanowiłem więc poświęcić przypadające mi
7,5 godziny na poprawę policealnych umiejętności pisania na komputerze. Po wysłuchaniu
wstępnego wykładu na temat najbardziej pospolitych błędów czynionych przez Polaków
przy komputerowym tworzeniu tekstów, tabel
i rysunków, studenci są zobowiązani przygotować w domu, a następnie „zaliczyć” pięć zaprojektowanych przez siebie dokumentów:
–
–
–
–
życiorys (CV),
pismo do dziekana,
ulotkę reklamową firmy,
raport z „badania naukowego” na dowolny
temat zawierający co najmniej jedną tabelę
i co najmniej jeden rysunek,
– streszczenie (abstrakt) dostarczonego małego artykułu (w dużej części wykorzystuję artykuły z BiP-u).
Dużo można by napisać o walce z policealnym niedouczeniem oraz z młodzieżową niestarannością i filozofią życia: lekceważenie podanych zasad, duże trudności z interpunkcją, pomijanie liter „ą” i „ę” (to skutek ciągłego SMS-owania), niejustowanie tekstu, jego krzykliwość, nieumiejętność i niechęć robienia korekty, nieumiejętność syntezy itd. Poprzez kontrolę
dostarczanych prac udało mi się jednak – dzięki stanowczej postawie władz dziekańskich –
wyeliminować plagiatorstwo.
Celem tego artykuliku nie jest jednak opisywanie mojej „walki z wiatrakami” (studenci
szybko zapominają o zasadach, których przestrzegania na nich wymuszam w ciągu kilku tygodni, gdyż inni nauczyciele – aż do pracy dyplomowej – z reguły nie wymagają tego), lecz
pokazanie co studentom przychodzi do głowy,
gdy mogą dowolnie wybrać temat „badania naukowego”.
Analizie poddałem ponad 1300 prac oddanych w latach 2003–2007 – wystąpiło w nich
BIP 164/ 2007
226 różnych szczegółowych tematów: od „aborcji” do „źródeł utrzymania”. W tabeli 1 przedstawiłem wykaz tematów, które powtórzyły się więcej niż w 10 pracach, natomiast w tabeli 2 i na
rysunku 1 obszary tematyczne utworzone przez
agregację pojedynczych tematów.
Jak widać w tabeli 1, najczęstsze tematy to
alkohol i samochody, mające sporą przewagę
nad pozostałymi, mimo iż badana populacja
składała się z równej mniej więcej liczby kobiet
i mężczyzn. Gdy uwzględnimy 40 prac o ruchu
samochodowym i 11 o parkingach, fascynacja
motoryzacją wysunie się zdecydowanie na
pierwsze miejsce. Silną pozycję (64 prace) zajmują komputery połączone z internetem. Ciekawe jest, że czytelnictwo książek i prasy (40 prac)
góruje nad telewizją (34 przypadki). Różne rodzaje spędzania wolnego czasu zdecydowanie
górują nad zagadnieniami związanymi z procesem studiowania (uczenie się i egzaminy to zaledwie 51 prac). Pozycja „studenci” to prace poświęcone ich rozmaitym cechom lub danym statystycznym dotyczącym studiującej młodzieży.
Z tematów mało poruszanych na wzmiankę
zasługują: teatry, muzea i pornografia (po 1 pracy), Unia Europejska (2 prace), Małysz (8 prac),
języki obce i narkotyki (po 9 prac).
W tabeli 2 i na rysunku 1 mamy potwierdzenie faktu, że problemy typowo studenckie (uczenie się, egzaminy, cechy studentów, kluby itd.)
zajmują dopiero dalsze (piąte) miejsce na liście
obszarów tematycznych, mimo iż analizowane
prace były sporządzane w trakcie zimowej sesji
zaliczeniowo-egzaminacyjnej (pierwszej w życiu
sesji badanych osób).
Dominują zagadnienia rozrywki, odpoczynku i rozmaitych zainteresowań, częściowo znane już z tabeli 1: sposób wykorzystywania wolnego czasu, czytelnictwo, internet, komputery,
telewizja, filmy, muzyka, turystyka, sen itp. Na
drugim miejscu uplasowały się rozmaite sprawy
życia codziennego, takie jak dojazdy na uczelnię, ubieranie się, zakupy, sklepy, telefony, kosmetyki, prowadzenie gospodarstwa domowego itp.
Interesujące jest, że wysokie pozycje – trzecią i czwartą – zajęły obszary życia gospodarczego (banki, dochody, giełda, waluty, reklama, nieruchomości oraz rozmaite sektory gospodarki, w tym przemysł samochodowy) i szeroko rozumianych problemów społecznych
(demografia, przestępczość, bezrobocie, znajomość języków obcych, narkotyki, papierosy,
religijność, stres, seks itd.). Z pewnością przemawia to korzyść analizowanej grupy młodzie-
Tabela 1.
Najpopularniejsze tematy prac
Lp.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
Temat
Alkohole
Samochody
Temperatura powietrza*
Czytelnictwo
Ruch drogowy
Studenci
Czas wolny
Internet
Telewizja
Napoje bezalkoholowe
Komputery
Uczenie się
Turystyka
Komunikacja miejska
Wydatki
Demografia
Papierosy
Telefony
Piłka nożna
Sklepy
Sport ogólnie
Egzaminy
Żywność ogólnie
Nauki techniczne**
Muzyka
Przestępczość
Seks
Filmy
Kluby studenckie
Reklama
Kosmetyki
Parkingi*
Sylwester
Święta
Liczba
71
54
44
40
40
37
36
35
34
31
29
29
28
25
25
24
24
24
23
23
23
22
22
17
17
15
15
14
12
12
11
11
11
11
** Temat wspominany w trakcie wykładu wstępnego
** Opracowania wykonane przez starszych studentów
z innych wydziałów studiujących dodatkowo na WZ
9