Garnitura de foraj

În procesul de foraj, instrumentele de dislocare sunt antrenate în mişcare, cu ajutorul garniturii de foraj. La forajul executat cu circulaţie de fluid, garnitura este formată din prăjini tubulare, asamblate prin filete.

Funcţiile garniturii de foraj sunt:

• Transmite mişcarea de rotaţie de la suprafaţă la sapă;
• Asigură prin propria greutate, apăsarea pe sapă, pentru dislocarea rocii;
• Asigură canalele de circulaţie pentru fluidul de foraj. Fluidul curat, circulă spre talpa sondei, prin interiorul prăjinilor, iar al doilea canal, exterior (între prăjină şi peretele sondei), permite reîntoarcerea fluidului, încărcat cu detritus;
• Constituie ansamblul de introducere şi extragere din talpa sondei a instrumentelor de dislocare şi a sculelor speciale;
• Asigură efectuarea operaţiilor auxiliare: carotaj mecanic, probare de strate, instrumentaţii.

Construcţia garniturii de foraj

Garnitura de foraj este formată din: prăjini grele, prăjini de foraj, prăjina de antrenare, racorduri şi reducţii. Prăjinile grele se află la parte inferioară a garniturii, prăjina de antrenare, la partea superioară, iar între ele sunt prăjinile de foraj, ele având lungimea cea mai mare în garnitură.

Prăjini grele

Prăjinile grele realizează prin greutatea proprie apăsarea pe sapă şi menţin prin rigiditatea lor verticalitatea găurii, evitând devierea. Ele se montează deasupra sapei sau carotierei şi pot asigura 70-80% din apăsarea pe sapă.

Prăjinile grele sunt de două tipuri: obişnuite şi speciale.

Prăjinile grele obişnuite, sunt tuburi cilindrice cu peretele gros, construite în variantele:mufă-cep, mufă-mufă şi cep-cep. Diametrele nominale sunt cuprinse între 3 1/8 ” şi 11″. În aceste cazuri pentru îmbinare se folosesc racorduri cep sau mufă. Sunt confecţionate din oţel aliat, crom-molibden, sau crom-nichel. După confecţionare sunt tratate termic. Cele de diametru mare pot fi confecţionate din oţel carbon.

Prăjinile grele speciale sunt utilizate pentru prevenirea devierii găurii de sondă. Acestea au o rigiditate mai mare şi reduc flambajul prăjinilor.

Prăjini de foraj

Prăjinile de foraj sunt tuburi din oţel, aluminiu, sau aliaje uşoare (cu titan). Pentru mărirea capacităţii de rezistenţă la îmbinări, capetele lor sunt îngroşate (ramforsate). Tăierea filetului în acest caz nu slăbeşte rezistenţa prăjinii.

Diametrul nominal al prăjinilor de foraj corespunde diametrului exterior al corpului prăjinii şi este cuprins între 60,3mm (2 3/8 in) şi 168,3mm (6 5/8 in).Pentru fiecare diametru pot exista de la una la patru grosimi de perete.

Îmbinarea prăjinilor se face cu ajutorul racordurilor speciale. Racordul este format din dintr-un cep special montat la un capăt al prăjinii şi o mufă specială, montată la celălalt capăt al acesteia. Mufa şi cepul special au filet cu pasul mare, pentru înşurubare-deşurubare în timp relativ scurt. Racordurile speciale pot fi: înfiletate şi sudate, funcţie de modul cum sunt fixate la capătul prăjinilor. Prăjinile de foraj cu racorduri înfiletate au la capete cepuri cu filet normal, cu conicitatea şi pasul, mai mici decât la filetele speciale.

Prăjinile cu racorduri sudate sunt cele mai utilizate. Se renunţă astfel la filetul normal, mărunt, al cepului prăjinii, care produce mai multe inconveniente. Se sudează racordul de corpul prăjinii.

Prăjini de antrenare

Acest tip de prăjini fac legătura între garnitura de foraj şi capul hidraulic. Prăjina primeşte mişcarea de rotaţie de la masa rotativă, prin intermediul unor piese adaptoare. Pentru a putea primi mişcarea, prăjinile de antrenare au corpul profilat la exterior. În secţiune transversală au formă de pătrat, hexagon, octogon, etc. Cele mai folosite sunt cele pătrate şi hexagonale (pentru sonde de mare adâncime). Racordurile fac corp comun cu corpul prăjinii. Filetele de la parte superioară a prăjiniilor de antrenare au sensul invers filetelor din garnitură, pentru a evita deşurubarea.

Reducţii

Reducţiile permit legătura dintre prăjinile de foraj de dimensiuni diferite, sau dintre prăjini şi diferite scule de foraj, sau cu prăjina de antrenare şi prăjina grea. Sunt tuburi scurte (400-700mm), cu filet cep-cep, mufă-cep, sau mufă-mufă.

Solicitările garniturii de foraj

În procesul de foraj, garnitura este supusă unor solicitări variate funcţie de metoda de foraj aplicată, condiţiile din sondă, sau tipul de operaţie efectuat. Solicitările pot acţiona simultan sau separat.

La forajul rotativ asupra garniturii acţionează următoarele solicitări:

• Întindere axială, produsă de: propria greutate, presiunea în interior ca urmare a circulaţiei fluidului, frecarea de peretele sondei, forţele de inerţie, etc.;
• Compresiune axială, consecinţă a forţei de apăsare pe sapă, a frecării de peretele sondei la introducerea garniturii şi a forţelor de inerţie;
• Răsucire, sub acţiunea momentului ce trebuie transmis sapei;
• Încovoiere, generată de schimbarea direcţiei găurii de sondă, acţiunea forţelor centrifuge la rotirea garniturii;
• Presiune interioară, de la circulaţia fluidului;
• Presiune exterioară, dacă garnitura este goală (fără fluid);
• Oscilaţii longitudinale, de răsucire şi transversale, create de acţiunea sapei în talpă şi de imperfecţiunile garniturii.

În perioada de exploatare prăjinile de foraj sunt supuse unor controale care constau în verificarea stării racordurilor speciale, a filetelor, a diametrului exterior şi interior, a rectilinităţii şi a rezistenţei.