Odsjek: BEMSTehnika i tehnologija bušenja IIZavršni ispit

1. Ručne rotacijske bušilice za izradu minskih bušotina?

Rucne rotacijske busilice se primjenjuju kod bušenja u ugljenu i drugim mekim stijenama. U rudarskoj praksi primjenjuju se: - ručne električne bušilice - ručne pneumatske - ručne hidraulične.Kod ovih bušilica rotacija motora prenosi se preko reduktora do čahure, a preko ove do bušaćeg svrdla.

2. Kojim sredstvima se vrši miniranje stijenskog masiva?

Miniranje se izvodi:

Primjenom eksplozivnih sredstavaAktiviranjem eksplozivnih materija koje se prethodno ubace u stjenski masiv, dobiju se gasoviti produkti velike zapremine, uz ogroman prirast temperature – što izaziva lokalnu promjenu i hemijskog sastava i fizičke strukture stijene a veliki pritisak nastalih gasova – svojim mehaničkim djelovanjem/zatezanjem – izaziva razaranje/cijepanje/drobljenje stijene (široko prisutan postupak u praksi).

Korištenjem tekućeg ugljikdioksida - cardox postupak

CARDOX sistem za razbijanje stijena, betona i drugih čvrstih materijala idealna je zamjena za miniranje klasičnim eksplozivima.Za razaranje čvrstih materijala ovaj sistem koristi energiju trenutnog širenja gasa - ugljen-dioksida (CO2), koja se oslobađa u trenutku prelaska iz tečnog u gasovito stanje. Ovaj fizički proces događa se u vrlo kratkom vremenskom intervalu od oko 1/15 sekunde, praktično trenutno, pri čemu ugljen-dioksid povećava svoju zapreminu za približno 600 puta. Posledica ove fizičke pojave je da se u bušotini stvara pritisak i do 3000 bara, koji razara čvrsti materijal po postojećem pukotinskom sistemu ili duž linija najmanjeg otpora.

Kako radi CARDOX cev:U cev se sa gornje strane postavi energizer, a nakon toga se na cev postavlja aktivaciona glava tako što se glava čvrsto ušrafi. Sa donje strane se postavlja bakarna podloška i probojni disk, a preko njega se čvrsto ušrafi ispusna glava. U ovako zatvorenu cev ubrizgava se pod pritiskom tečni ugljen-dioksid pomoću uređaja za punjenje. Ovako pripremljena jedna ili više cevi postavljaju se u bušotine, i vrši razbijanje čvrstih medijuma.

Primjenom hemijsih smjesa

Sipanjem hemikalija u pukotine i pore stijene, čijim se prodorom dalje razjeda stjenska struktura i izazivaju mnoge nove pukotine.

Primjenom stlačenog zraka Primjenom praha od nitrata

3. Koje su to minske bušotine?

To su:Zalomne - imaju zadaću otvaranja slobodnih površina u masivu i pri tome olakšavanje djelovanja ostalih mina.Pomoćne - sluze za dobivanje odvajanje glavne mase stijene.Odbojne - služe za poravnavanje formiranje projektiranog oblika i dimenzija jamske prostorije.

4. Koje strojeve imamo za izradu minskih bušotina?

Izrada minskih bušotina se uglavnom vrši strojno. Bušiti se može pneumatskim čekićima, za plitko bušenje, koje radnik drži u ruci isvojom snagom pridržava alat i pneumatskim bušilicama, ili hidrauličnim bušilicama. Poznatiji proizvođači dubinskih bušilica su Bohler Austria (BPI) i Atlas Copco.

Tip(proizvođač), vrsta čekića, vrsta pogona:

ROC D7 (ATLAS COPCO) vanjski čekić, hidraulikaROC D5 (ATLAS COPCO) vanjski čekić, hidraulikaTC 119 (BPI) dubinski čekić, hidraulikaTC 115 (BPI) dubinski čekić, hidraulikaTC 114 (BPI) vanjski čekić, hidraulikaTC 112 (BPI) vanjski čekić, hidraulika

Rudarska bušilica sa 2 radne glave

5. Princip rada pneumatskog čekića?

Pneumatski čekić i pneumatski asov su osnovni alati za polumehanizovano dobivanje mineralne sirovine. Pneumatski alati se sastoje od cilindričnog dijela sa ugrađenim klipnim mehanizmom i izmjenjivim otkopnim dijelovima. Klip koji je pod djelovanjem stlačenog zraka kreće u cilindru naprijed nazad i udarapo tjemenu usadnika dlijeta i zariva se u stijenu koja se kopa. Odvajanje rude se izvodi pomicanjem pneumatskog čekića prema slobodnoj površini.Pneumatički čekić na dnu ima veliku primjenu za bušenje bunara u najtvrđim stijenama s pukotinskom propusnošću gdje se obično izostavlja ugradnja filtera.

Mehanička brzina bušenja ovim načinom razmjerna je tlaku stlačenog zraka. Brzina bušenja povećava se s povećanjem tlaka zraka kojim se regulira broj udaraca u dlijeto. Troškovi bušenja pri povećavanju mehaničke brzine mogu se toliko povećati da se često puta ne isplati povećavanje tlaka jer je skupa nabavka kompresora s više stupnjeva zraka, a korištenje većeg kompresora zahtijeva veće troškove pogona i održavanja.

Na slici je pneumatski cekic oznacen brojem 5, dakle nalazi se neposredno iznad dlijeta

6. Kako se dijele eksplozivi opće namjene?

Eksplozivi opće namjene se dijele na:

Amonijum nitratske praškaste eksplozive Amonijum nitratske uljane eksplozive Amonijum nitratske vodoplastične eksplozive Nitroglicerinske Sigurnosne(metanske) eksplozive.

7. Osnove usmjerenog bušenja? Za razliku od klasičnog okomitog, u praksi se često primjenjuje usmjereno bušenje. Takvo

bušenje zahtjeva primjenu posebno razvijene tehnologije, koja osigurava izradu, kako jednokanalnih tako i višekanalnih bušotina, po zadanoj prostornoj trasi kanala bušotine. Na taj način mogu se postići značajni ekonomski efekti, odnosno uštede na istraživanjima i eksploataciji.

Osnovni cilj usmjerenog bušenja je da po unaprijed definiranoj tj. usmjerenoj trasi “presiječe” istraživanu geološku sredinu u unaprijed izabranom prostoru. Za razliku od klasičnih bušotina, specifičnost usmjerenog bušenja ogleda se u tome da se iz glavne, odnosno osnovne bušotine, na određenoj dubini, počinju da buše nove, po usmjerenim trasama, što znatno smanjuje ukupnu metražu klasičnog bušenja za istraživanje više rudnih tijela, orudnjenih, ili vodonosnih horizonata. Suvremena tehnička sredstva i tehnologija usmjerenog bušenja dostigli su danas takavu razinu koja omogućava izvođenje bušotina izuzetno složenih trasa.

Usmjerenim bušenjem omogućava se:

Presijecanje rudnog tijela, ili rasjedne zone, odnosno vodonosne sredine sa podzemnim vodama, u željenim intervalima po dubini;

Presijecanje rudnog tijela, ili vodonosne sredine, praktično pod bilo kojim kutom; Dopunsko dobivanje jezgra, ukoliko u prvom jezgrovanju nije dobiveno jezgro

zadovoljavajućeg postotka; Presijecanje rudnog tijela kratkim bušotinama, a u cilju utvrđivanja svojstava mineralnih

sirovina u mjestima presjeka;

Usmjerenim bušenjem se postiže kvalitetno izvođenje geoloških i hidrogeoloških istražnih radova, uz istovremeno povećavanje ekonomskih efekata u ukupnim istraživanjima, kao što su:

Smanjenje obima radova (bušenja i pripreme), a povećanje broja presijecanja rudnog tijela, ili ležišta podzemnih voda;

Izrada jedne bušotine za istraživanje dva i više rudnih tijela. Ovo je omogućeno putem usmjeravanja bušotine u prostoru;

Iako usmjereno bušenje u nekim slučajevima iziskuje početno uvećane, ili dodatne troškove i dulje vrijeme, ipak se to, kasnije, valorizira u ukupnim troškovima istraživanja.

Profili jednokanalnih bušotina

a.) Jednostrana trasa višekanalne,b.) Dvostrana trasa usmjerene

bušotine

8. Podjela usmjerenih bušotina?

- Jednokanalne usmjerene bušotine

Jednokanalne usmjerene bušotine predstavljaju specijalno usmjerene bušotine u određenu točku koja je udaljena od okomite projekcije njenog ulaza na površini terena. Najčešće se primjenjuju kod dubokog bušenja, na istraživanju i eksploataciji ležišta nafte, plina, podzemnih voda i krutih sirovina u slijedećim uvjetima

- Višekanalne usmjerene bušotine

Bušenje višekanalnih bušotina izvodi se tako da se iz osnovnog kanala bušotine na određenoj dubini i po određenom slijedu, buši novi dopunski kanal različito usmjeren u prostoru.

9. Konstrukcija vodoravne bušotine?

Šematski prikaz vodoravne bušotine

Temeljna svrha izrade vodoravnih bušotina jeste povećanje dodira kanala bušotine sa ležištima korisnih fluida, nafte i/ili plina ili vode te na taj način povećavanja proizvodnosti tih bušotina. Osim proizvodnih bušotina s vodoravnim kanalima, vodoravne kanale mogu imati i utisne bušotine, čime se postiže velika dodirna površina kanala bušotine i ležišnih stijena pa se povećava djelotvornost utiskivanja fluida (injektivnost) što je značajno za pospješeno iscrpljivanje nafte.

Vodoravni kanal bušotine buši se uglavnom usporedno (paralelno) sa pružanjem naslaga stijena (slika 10-16). Točnije, okomiti kanal bušotine je onaj koji presijeca vodoravne naslage pod kutom od 90o a vodoravni je onaj koji ide usporedno sa vodoravnim naslagama.

Vodoravno bušenje izvodi se na kopnu, u jezerima, lagunama te u moru. U svim tim sredinama pripremu lokacije obavlja geolog uključen u stručnu grupu. Mnogo je složenije locirati vodoravnu bušotinu u jezeru, laguni ili na moru.

Vodoravno bušenje se primjenjuje kada se uspravnim ili zakrivljenim bušenjem ne može približiti ležištu koje se želi eksploatirati. Veličina i oblik ležišta, poznat ili pretpostavljeni tlak fluida u ležištu, geološka građa ležišta,

stijena iznad i ispod ležišta- sve se to mora znati ili vjerodostojno pretpostaviti prije odabira smjera (azimuta) vodoravne bušotine.

10. Način skretanja usmjerenih bušotina?

Usmjeravanje kanala bušotine moguće je izvesti na dva osnovna načina “rotary” sustavom ili pomoću dubinskih motora (turbo bušilice i elektro bušilice).

- Rotary:

Bušotina se skreće od okomice pomoću specijalnih uređaja za skretanje kao što su klinovi skretači

- Dubinski motori:

Kod ovog načina bušenja u donjem dijelu bušaćih sprava neposredno iznad dubinskog motora, postavlja se krivi prijelaz. Kao krivi prijelaz može da posluži bušaća šipka koja je iskrivljena za kut od 2 do 7o ili spojnica čija je osovina muškog dijela navoja iskošena pod izvjesnim kutom u odnosu na okomicu. Krivina može da se postigne i pomoću ekscentriče spojnice koja se postavlja u donjem dijelu turbine, iznad dlijeta. Sa ovom spojnicom može da se dostigne i krivina bušotine do 45 o.

Krivljenje bušotine nastaje, kad se krivi prijelaz zajedno sa turbinom spusti u bušotinu čiji je promjer ograničen. Onda će u točki presjeka osovine turbine i osovine šipke doći do stvaranja momenta uslijed elastičnosti.

Ovaj moment stvara na dlijetu neprekidnu vodoravnu silu koja ga primorava da zasijeca stjenku bušotine. Pošto se bušaće šipke ne okreću, ovo neprekidno zasijecanje stjenke bušotine dovodi do skretanja kanala bušotine.

Na slici je pokazan postupak bušenja turbo bušenjem, pri čemu je turbo bušilica kosim prijelazom otklonjena pod kutom (α) od osi ostalih alatki. Dlijeto pritišće silom (P ot) o stjenku bušotine, a turbina je u koljenu potisnuta u suprotnu stranu silom (Rb).

11. Izrada cementnog mosta kod višekanalnih bušotina?

Izrade dopunskih kanala kod višekanalnih bušotina, zasniva se na:

izradi vještačkog dna bušotine (mosta) na mjestu skretanja iz osnovne bušotine (ako se skretanje ne izvodi na dnu bušotine) i

skretanju i bušenju dopunskog kanala iz osnovnog kanala bušotine.

12. Klinovi za skretanje (sa izvlačenjem) usmjerenih bušotina?

Bušotina se skreće od okomice pomoću specijalnih uređaja za skretanje kao što su klinovi skretači (stacionarni klin, klin sa izvlačenjem) ili skretači sa zglobom. Klin skretač je u stvari jedan vijak sa kosim žlijebom u obliku korita. Donji dio klina ima šiljast vrh, koji omogućuje učvršćivanje klina u stjenku bušotine. Konstrukcijski najprostiji otklonitelj za krivljenje kanala bušotine predstavlja klin sa izvlačenjem ili klin sa jednokratnom uporabom. Izgled klina dat je

na sliciSastoji se od bloka (1), prstena za podizanje (2), kašike klina

(3), odbojnika (4), dlijeta (5), cijevi (6) prelaznih spojnica (7 i 9 ) i zgloba (8). Cijev (6) povezana je sa oblikom klina pomoću osigurača (11). Odbojnik (4) pričvršćen je za kašiku klina

pomoću osigurača (12) i zakivka (13). Iznad klina se nalazi pribor za orijentaciju (10).

13. Tehnička dokumentacija pri izradi bušotina?

Bušenju istražne bušotine prethodi izrada tehničke dokumentacije, izbor bušaćeg postrojenja i izbor bušaže brigade. Elementi koje mora da obuhvati projektiranje izrade bušotine i koji se posebno analiziraju i tehno-ekonomski optimaliziraju su:

1. geološko-tehnička osnova,2. priprema lokacije radilišta,3. konstrukcija bušotine,4. izbor ispirnog fluida-isplake za bušenje,5. izbor postupka cementacije zaštitnih cijevi,6. izbor sigurnosne opreme (BOP) i ispitivanje ušća bušotine,7. izbor alata za bušenje,8. optimalizaciju pokazatelja bušenja,9. izbor tipa bušaćeg postrojenja,10. ekonomski pokazatelji izrade bušotine i11. mjere zaštite.

14. Kada se izvodi usmjerena bušotina?

Osnovni cilj usmjerenog bušenja je da po unaprijed definiranoj tj. usmjerenoj trasi “presiječe” istraživanu geološku sredinu u unaprijed izabranom prostoru. Osnovni zadatak usmjerenog bušenja je da se iz osnovne bušotine omogući bušenje više dopunskih kanala usmjerenih u željenom pravcu.

15. Prednosti i nedostaci usmjerenog bušenja?

Usmjerenim bušenjem omogućava se:

Presijecanje rudnog tijela, ili rasjedne zone, odnosno vodonosne sredine sa podzemnim vodama, u željenim intervalima po dubini;

Presijecanje rudnog tijela, ili vodonosne sredine, praktično pod bilo kojim kutom; Dopunsko dobivanje jezgra, ukoliko u prvom jezgrovanju nije dobiveno jezgro

zadovoljavajućeg postotka; Presijecanje rudnog tijela kratkim bušotinama, a u cilju utvrđivanja svojstava mineralnih

sirovina u mjestima presjeka;

Usmjerenim bušenjem se postiže kvalitetno izvođenje geoloških i hidrogeoloških istražnih radova, uz istovremeno povećavanje ekonomskih efekata u ukupnim istraživanjima, kao što su:

Smanjenje obima radova (bušenja i pripreme), a povećanje broja presijecanja rudnog tijela, ili ležišta podzemnih voda;

Izrada jedne bušotine za istraživanje dva i više rudnih tijela. Ovo je omogućeno putem usmjeravanja bušotine u prostoru;

Iako usmjereno bušenje u nekim slučajevima iziskuje početno uvećane, ili dodatne troškove i dulje vrijeme, ipak se to, kasnije, valorizira u ukupnim troškovima istraživanja.

16. Tipovi usmjerenih bušotina?

U odnosu na veličinu kuta usmjeravanja i broja dopunskih kanala trase usmjerenih bušotina mogu da budu:- proste,- umjereno složene,- složene i - veoma složene.

17. Dubinska bušilica?

Turbo bušilica je u suštini višestupanjska - hidraulička turbina koja je podešena za izradu bušotina. Sastavljena je od većeg broja, 100 – 150 i više potpuno identičnih stupnjeva turbine.Svaki stupanj turbine sastoji se od statora (1) čvrsto spojenog za blok turbo motora i rotora (2) navučenog na vratilo turbo motora. Turbo motori rade na principu djelovanja isplake na lopatice turbine uslijed čega se hidraulička energija isplake pretvara u mehanički rad na rotaciji vratila turbo motora na koji je povezano dlijeto. Elektrobur je dubinski stroj sa potapajućim elektromotorom, predviđen za bušenje dubokih bušotina, prvenstveno na istraživanju i eksploataciji nafte, plina, termalnih voda i krutih mineralnih sirovina.

Princip djelovanja turbine;

1-spoljnji obod statora, 2-lopatica statora, 3-unutarnji obod statora, 4-unutarnji obod rotora, 5-lopatica rotora, 6-spoljašnji obod rotora

18. Alati kod usmjerenog bušenja?

U alat za bušenje spadaju: klinovi za skretanje bušotine, zglobni otklonitelj, turbo bušilice, elektro bušilice.

Alatka za usmjereno bušenje

19. Zglobni otklonitelj kod usmjerenog bušenja?

Slika 10-8: Zglobni otklonitelj; a) postavljanje otklonitelja na dno bušotine i njegova orijentacija, b) i c) produbljivanje kanala bušotine i d) proširenje kanala bušotine.

Zglobni otklonitelj (slika 10-8) predstavlja proširivač koji se u kolonu bušaćeg pribora

povezuje preko zgloba koji osigurava rotaciju donjeg dijela kolone bušaćeg pribora pod određenim kutom u odnosu na osu kanala bušotine. Otklonitelj se, kolonom bušaćeg pribora, spušta na dno i izvrši se njegova orijentacija (slika 10-8a). Zatim se dlijeto, pod povećanim tlakom i optokom isplake, utiskuje u stijensku masu bez rotacije uz povremeno podizanje bušaćeg pribora. Ovo se ponavlja sve dok se ne obrazuje novi pravac kanala bušotine (slika 10-8b).

Uz minimalnu rotaciju (20–40o/min) produbljuje se kanal bušotine 4–6 m (slika 10-8c) i izvrši kontrola zenitnog kuta i azimuta.

U slijedećoj fazi vrši se proširenje izbušenog novog kanala (slika 10-8d) i bušenje se nastavlja klasičnim bušaćim priborom uz stalnu kontrolu zenitnog kuta i azimuta.

20. Oprema usta bušotine?

Opremu usta kanala bušotine čini sklop više različitih elemenata, smeštenih na površini produkcione bušotine, sa sljedećim zadatkom:

- Da se o nju kače obložne (Casing) i produkcione (Tubing) cevi;- Da se sa površine kontroliše protok fluida iz bušotine;

U fazi bušenja opremu usta bušotine čine bušotinska glava sa preventerom. U fazi proizvodnje ugrađuje se proizvodna bušotinska glava.

Pokazivač pritiska u tubing (Tubing pressure gauge); Ventil protoka u tubing (Tubing flow valve); Površinska (erupcijska) mlaznica (Surface choke); T-nastavak (Flow tee); Pokazivač pritiska u obožnim cevima (Casing pressure gauge); Glavni ventil (Master valve); Adapter prirubnica (Adaptor flange); Glava tubing (Tubing head); Gornja glava obložnih cevi (Upper casing head); Protočna cev obložnih cevi (Casing flow); Donja glava obložnih cevi (Lower casing head); Ventil obložnih cevi.

Tubing head

21. Sigurnost i protupožarna zaštita pri izradi bušotina?

Ukoliko tokom bušenja dođe do nekontrolisanog izbacivanja mješavine plina, bafte, pijeska i vode, kao posljedica može doći do požara i eksplozije. Zato se oprema ušća bušotine osobito sklop preventera, mora održavati u ispravnom stanju, isplačni sustav mora biti opremljen odvajačima nafte i plina iz isplake. Minimalna zaštita od požara i eksplozije određena je međunarodnim i nacionalnim propisima.