Literatura de specialitate ac cesibil[ în prezent referitoare la forajul pentru petrol =i gaze cu un sistem complex de foraj cu cap hidraulic motor… [629128]

PROIECT DE DIPLOM{

1. INTRODUCERE
1.1 Premise generale
Literatura de specialitate ac cesibil[ în prezent referitoare la forajul pentru petrol
=i gaze cu un sistem complex de foraj cu cap hidraulic motor situat la partea
superioar[ a garniturii de foraj, mai cunoscut sub numele de Top Drive System,
este deosebit de s[rac[. Practic, în \ar[ nu exist[ nici o apari\ie editorial[ pe
aceast[ tem[, poate =i datorit[ faptului c[ se foreaz[ mai rar cu asemenea
instala\ii, aproape în exclusivitate pe platforme marine. Exist[ numai scurte ca-
pitole sau referiri în c[r\ile de specia litate asupra unor capete hidraulice motoare
(CHM), care sunt o form[ an terioar[ =i simplificat[ al e instala\iilor de foraj de
tip Top Drive System.
Datorit[ nout[\ii relative a acestor tehnol ogii, ap[rute în urm[ cu aproape
20 de ani, cea mai mare parte a informa \iilor au fost culese pe parcursul mai
multor ani, din diverse surse: prospecte, articole din revistele de specialitate,
brevete de inven\ii, proiecte existente. To ate acestea au putut fi folosite în sco-
pul proiect[rii la I.P.C.U.P Ploie=ti a unor instala\ii de tip Top Drive System.
Prin forare se în\elege acel complex de lucr[ri realizate pentru traversarea
forma\iunilor de roci ale sc oar\ei terestre, de la suprafa\[ la o anumit[ adâncime,
în scopul realiz[rii sondelor, prin care se realizeaz[ dislocarea rocilor =i eva-
cuarea la suprafa\[ a buc[\ilor de roc[ rezultate din dislocare.
Începând cu anul 1901, mai întâi în S.U.A. , iar apoi în alte \[ri s-a aplicat
=i generalizat sistemul de foraj rota tiv cu circula\ie de fluid, denumit rotary .
Acest sistem de foraj rotativ hidraulic, cu rota\ia garniturii de pr[jini de la
suprafa\[ prin intermediul me sei rotative a avut ca efec t o cre=tere a eficien\ei
forajului prin atingerea unor adâncimi =i a unor viteze de foraj din ce în ce mai
mari. Pân[ în prezent, cel mai r[spândit procedeu de fo raj este cel realizat prin
rotirea garniturii de foraj de la suprafa\[. Forajul cu motor de ad`ncime, utilizat
în special în forajul dirijat, de=i s-a r[spândit mult, are o utilizare limitat[ dato-
rit[ capacit[\ii reduse de prel uare a sarcinilor de c[tre la g[rele motorului, iar tu-
ra\ia, presiunea =i reglarea precis[ a gr eut[\ii pe sap[ se realizeaz[ pe un do-
meniu relativ limitat.
De=i de-a lungul timpului s-au imaginat =i materializat numeroase metode =i variante de foraj: cu turbin[, cu motor submersibil electric, cu tubing flexibil,
se poate spune c[ pân[ recent, sistemul de baz[ cu aplicarea cea mai larg[ în
practic[ era cel cu mas[ rotativ[.
Pe plan mondial, în foarte multe artic ole ap[rute în reviste de specialitate
se eviden\iaz[ f[r[ echi voc necesitatea dezvolt[ rii unor tehnologii =i echi-
pamente eficiente, care s[ fie mai fiabile, în condi\iile unor investi\ii =i cheltuieli
în exploatare minime. Principalul scop avut în vedere în cazul forajului pe uscat
sau marin este cel al reducerii costuril or, care atinge în prezent în medie,
aproximativ 440 $ =i respec tiv 2550 $ pe metru forat.
Apari\ia =i generalizarea tehnologiilor noi de foraj, cu antrenare la partea
superioar[ a garnitur ii de foraj de tip Top Drive System nu sunt întâmpl[toare,

CAPITOLUL 1 – INTRODUCERE

ele au rezultat ca urmare a de zvolt[rii tehnico =tiin\ifice =i a interac\iunii dintre
domeniul economic =i cel tehnic.
Cele mai noi cercet[ri în domeniul forajului „neconven\ional” se în-
dreapt[ spre unele domenii poten\ial pr omi\[toare, dar considerate înc[
„exotice”: forajul cu laser =i cu jet. De as emenea, se fac intense cercet [ri pentru
forajul submarin la mare adâncime, având instala\iile de foraj fixate pe fundul
m[rilor sau ocean elor.
FORAJ MECAN IC
Percu tant
Uscat
Cu cabl uHidraul ic
Cu tijeRotat iv
Hidra ulic cu prajini
tubulare
Cu rotatie de l a
suprafata
Cu masa
rotativaCu cap
hidraulic motorRotati v-Percutant
Cu motor
subm ersibil
Motor
hidra ulic
Turbi na Motor vol umic
(DINADRILL)Motor
electricCu pr ajini
tubulareCu tu bing fl exibil
(Coiled tubi ng)
submersibilCu mot or
Figura 1.1. Sistematizarea sistemelo r de foraj
Schema sistemelor de foraj =i locul ocupat de ac\ion[rile cele mai r[spân –
dite, care utilizeaz[ rotirea garn iturii de pr[jini de la s uprafa\[, este red at[ în
figura. 1.1.
Forajul clasic al sondelor de \i\ei, gaze =i ape geotermale utilizeaz[ o ma-
s[ rotativ[, situat[ la baza instala\iei de foraj, sub podul sondei, care antreneaz[
în mi=care de rota\ie o pr[jin[ de antren are profilat [ prev[zut[ cu 4 sau 6 fe\e,
împreun[ cu garnitura de fo raj de care este fixat[ prin intermediul filetului la
partea sa inferioar[. Acest ansamblu roti tor este suspendat în macaraua cârlig
printr-un cap rotativ. În acest mod se foreaz[ numai pe lungimea unei pr[jini
profi late, garnitura de pr[jini se ridic[ de pe talpa sondei cu l ungimea pr[jinii de
antrenare, se prinde în pene, dup[ car e pr[jina profilat[ î mpreun[ cu capul
hidraulic se desface, se deplaseaz[ =i se depoziteaz[ în afara axei so ndei la
gaura de refugiu, apoi se int roduce bucat a de avansare – o pr[ jin[ cu o l ungime
mai mi c[ decât cea a pr[jinii profilate de antrenar e, se fixeaz[ pr[jina profilat[
împreun[ cu capul rotativ, se desfac penele =i apoi se c ontinu[ în sfâr=it forajul.
3

PROIECT DE DIPLOM A

Pentru reducerea duratei opera\iei, la ad[ugarea bu c[\ii de avansare, pr[jina
profilat[ desprins[ de la garnitur[ se în=urubeaz[ direct în aceast[ pr[jin[ de
foraj, dup[ care prin ridicarea macaralei , bucata de avansare este extras[ din
burlan (o gaur[ s[pat[ în te ren =i tubat[ pentru acest sc op) =i se în=urubeaz[ la
garnitur[. Prin aceast[ metod[, se evit[ ma nevrele suplimentare de îndep[rtare
=i readucere a pr[jinii profilate deasupra garniturii de foraj.
De la introducerea lor, acum aproape 20 de ani, sistemele de foraj
neconven\ionale care utilizeaz[ un cap hidr aulic rotativ motor pentru forajul
sondelor adânci de \i\ei =i gaze, cu pa=i dublii sau triplii, au c[p[tat o larg[ re-
cunoa=tere, fiind o metod[ sigur[ =i produ ctiv[ de foraj =i poate unul din cel mai
complexe utilaje de foraj.
Avantajele utiliz[rii sistemul ui complex de foraj de tip TOP DRIVE
SYSTEM în compara\ie cu metoda de foraj cl asic[, vor mai fi eviden\iate în ca-
drul lucr[rii.
Extinderea forajului de ma re =i foarte mare adâncime, în special a celui
marin =i ca urmare a unor cerin\e deoseb ite privind protec\ia muncii, cre=terea
securit[\ii =i a productivit[ \ii muncii, au impus dezvo ltarea unor solu\ii tehnice
noi în acest domeniu.
Datorit[ evolu\iei tehnologiei forajului, în special a celui dirijat =i a celui
în g[uri multiple, se consider[ c[ acest sistem este cu 15% pân[ la 40% mai
eficient decât forajul cu masa rotativ[ =i pr[jin[ profilat[ [1], în func\ie de felul
opera\iei, în principal datorit[ faptului c[ se foreaz[ continuu cu pa=i tripli sau
dubli, în func\ie de în[l\imea mastului sau a turlei. Din punct de vedere al bilan-
\ului energetic, se consider [ c[ rotirea mesei rotative necesit[ 1/4 – 1/3 din pu-
terea necesar[ pentru pomparea =i circula\ia noroiului, care este cel mai mare consumator de putere, în cazul instala\iilor medii =i grele. În marea majoritate a
cazurilor, ac\ionarea cu Top Drive System presupune un lan\ cinematic mai re-
dus decât cel pentru ac\ionarea clasic[ cu mas[ rotativ[, c eea ce are ca rezultat
un randament mai ridicat, în ge neral cu peste 10-15 % fa\[ de solu\ia clasic[, =i
o mai bun[ utilizare a puterii instalate.
Cu toate c[ sunt înc[ numite „neconven \ionale”, se poate spune c[ în
prezent acestea au devenit sisteme de refe rin\[ în domeniul forajului, mai ales
dac[ ne gândim c[ au fost utilizate cu mu lt timp înainte, pent ru forajul pu\urilor
de ap[, în cariere sau minerit. O ana liz[ detailat[ asupra acestora din punct de
vedere tehnic =i func\ional se va realiza în capitolele urm[toare.

1.2. Structura =i func\iile de definire ale sistemului complex de
foraj de tip TOP DRIVE SYSTEM

1.2.1. Scurt istoric

Conceptul de antrenare mobil[ a garnitu rii de foraj nu este recent, primele
încerc[ri în acest domeniu au avut loc in anii ’60, iar aces tea erau capete hi-
draulice motoare de mic[ putere ( Power Swivel ), ac\ionate hidrostatic, produse
de firma BOWEN în S.U.A =i apoi de WIRTH in Germania.

CAPITOLUL 1 – INTRODUCERE

Unele încerc[ri s-au f[cut chiar mai devreme, prin anii ’30, î n Fran\a, la
o instala\ie utilizat[ pentru forajul pu\ur ilor de ap[, unde s-a utilizat un arbore
motor care parcurgea toat[ în[l\imea mastului (de tip side drive ), antrenând
capul motor rotativ. Începând din anul 1975, firma BOWEN a dezvoltat un nou
cap hidraulic motor de m are capacit ate (Power Swivel ): ES–7, antrenat de un
motor electric de c.c. de 850CP, de tip GE 752, la origine utilizat pentru
trac\iunea feroviar[, dar având arborele g[urit, cuplat cu un reductor planetar,
care permi tea trecerea noroiului de fora j. Subansa mblul de manevrare a mate-
rialului t ubular, pipe handler , nu a dat rezultatele a=tept ate. Dup[ ce s-au produs
10 exemplare între 1977 =i 1980, din care unele au func\ionat în Abu Dhabi,
BOWEN a stopat produc\ia acestora, iar în prezent firma produce trei tipuri de
TDS . În anii ’80, George Boyadjieff, unul din pionerii concep\iei de TDS ,
având ulterior mai multe inven\ ii, a contribuit la realizarea unui tip de TDS pro-
dus de VARCO din SUA – TDSS3, patent nr. 4,449,596 din 1984, care se ata=a
la un cap hidraulic existent, de m[rime corespunz[toare. În anul 1982 au fost
fabricate primele dou[ buc[\i, apoi 15 în ’83, 27 în ’84, etc.

Figura 1.2. TDS de tip side drive , LDS-1 3,5MN (350tf)

5

PROIECT DE DIPLOM A

Un interesant TDS side drive , de tip LDS–1, de 3,5MN (350tf), destina t
instala\iilor de foraj terestre cu pa=i
1
lui 1990 existau un num[r de aproximativ 310 TDS , din
care 1

Evolu\ia produc\iei de TDS poate fi urm[rit[ în figura 1.3, conform cu
[2].
În Fran\a, începând din 1985 pân[ în 1990 s-au construit aproximativ 15
buc[\i TDS ac\ionate hidrostat ic, de tipul BRETFOR 500, care îns[ nu s-au triplii a fost realizat =i prezentat în
COMPOS ITE CATALOG of Oil Fi eld Equipment and Services , edi\ia 1993 –
994. Dup[ cum se vede în figura 1.2, f unc\ia de rotire este preluat[ print r-o
transmisie intermediar[ de la troliu la masa rotativ[ – reductor conic – trans-
misie cardanic[ – antrenor p[trat dispus lateral fa\[ de axa sondei – transmisie
intermediar[ – fus motor. Se pare c[ tipul respectiv nu s-a bucurat de succesul
comercial a=teptat, fabricându-se circa 10 buc[\i, astfel c[ ulterior nu a mai
ap[rut în edi\iile ulterioare ale catal ogului. În prezent, firma VARCO produce
=apte tipuri de TDS .
La sfâr=itul anu
17 în Marea Nordului =i numai 67 î n Golful Mexic, 90 % din num[rul lor
total erau produse de VARC O. În anul 1995 di n 550 TDS , 450 erau VARCO,
iar pe instala\iile de fo raj terestre func\ionau 70 TDS .
Productia mondiala de TD
050100150200250300350400450500550600650700
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
AnulNumarul de TDPRODUCT IE TOTALA
VARCO

Figura 1.3. Evolu\ia produc\iei de T DS

CAPITOLUL 1 – INTRODUCERE

bucurat de un succes comercial deosebit, deoarece la acea dat[ speciali=tii în
foraje nu agreau ac\ionarea hidrostatic[
Ar trebui men\ionat c[, de=i în ultim ii ani s-au înregistrat progrese însem-
nate în domeniul ac\ion[rilo r hidrostatice de puteri mari, care s-au ext ins pe
n[rilor hidro-
statice
e TDS , a construi t pân[ la începutul anului

ai mult se parcursul timpului în domeniul utilajului de fora j, totu=i persist[ înc[ multe
re\ineri nejustificate =i mentalit[\i conserva toare. Nu încape îndoi al[ c[ în viitor,
datorit[ progreselor t ehnico–=ti in\ifice ac umulate =i avantajel or evidente, ac\io –
rile hidrostatice se vor impune in construc\ia utilajului petrolier, în special pe
instala\iile mobile de medie putere, f[r[ acces la re\eaua electric[.
Firma norvegian[ MARITIME H YDRAULICS, dup[ cum o demon-
streaz[ =i numele, =i-a concentrat efortu rile pentru aplicarea ac\io
în domeniul forajului =i a introdus în fabrica\ie opt tipuri de TDS , din
care a produs 4 buc[\i în ‘93, 12 buc[\i în ‘94, 13 buc[\i în ‘95 =i 11 în ‘96.
Unul din TDS portabile produse în 1996, îl constit uie tipul PTDS–S350,
ac\ionat cu un motor hidrostatic rotativ le nt de mare randame nt, f[r[ reductor,
de tip HAGGLUNDS, care a fost testat mai întâi în Polonia, în Zielona Gora, o
diviziune a Companiei Polone ze de petrol =i Gaze, iar
apoi mai multe exemplare au fost vândute unor
beneficiari englezi pentru pl atformele de foraj din Marea
Nordului. Cam în aceea=i pe rioad[ a fost gândit =i
proiectat la IPCUP Ploie=ti un TDS pe acel a=i principiu
[3], dar care pân[ în prezent, din cauza situa\iei econo-
mice cunoscute, nu a trezit interesul produc[toril or =i a
beneficiarilor interni. +i firma canadian[ TESCO produce
TDS ac\ionate hidrostatic ar[tat în fig.1.4, pe lâng[ cele
ac\ionate electric în c.a., c. c. =i cu magne\i permanen\i.
Aceast[ firm[ a fost prima care a introdus sistemul de
închiriere a unor TDS pentru firmele b eneficiare
interesate.
Firma can adian[ CANRIG, car e a dem arat în 1986
produc\ia d
1997 aproximativ 60 de exem plare, din care ¾ din num[-
rul total, cu puteri pe ste 1000 C P, ac\ionate cu motoare în
c.c., i ar mai recent cu motoare cu tura\ie reglabil[ în c.a.
Multe firme au lans at pe pia\[ cu succes , TDS por-
tabile, cu sarcini începând de la 120 tf. =i 150 t f. pentru
forajul terestru, printre care se num[r[: MARI TIME
HYDRAULICS, TESCO, VARCO, BOWEN.
În prezent, mar ea majoritate a TDS sunt utilizate p e
platformele de foraj marin, dar din ce în ce m
Figura 1.4. extinde utilizarea lo r =i la in stala\iile terestre medii =i
mici, datorit[ multiplelor avanta je pe care le confer[. Cel e
mai noi =i moderne instala\ii de foraj marin [4], sau
7

PROIECT DE DIPLOM A

terestre sunt prev[zute cu sisteme de manevr[ neconven\i onale, ac\ionate hi-
drostatic, care inclu d un TDS performant, iar instala\iile pentru forajul înclinat,
practic nu pot func\i ona f[r[ un TDS .
Forajul pu\urilor pentru alimentarea cu ap[,sau forajul în cariere =i mi-
nerit se realizeaz[ în prezent aproape în exclusivitate cu instala\ii ac\ionate
hidrostatic, prev[zute cu cap rotativ mot or. Aceast[ tehnologie =i uti lajul spe-
cific men\ionat a precedat re alizarea instala\iilor de fora j pentru petrol =i gaze
prev[zute cu TDS , în care se dezvolt[ sarcini =i momente rotative cu mult mai
mari, dato rit[ utiliz[rii unui material tubul ar având dimensiunile neces are pentru
atingerea unor adâncimi mari (de mii de metrii). În mod corespunz[tor =i pute-
rea instalat[ a acestor in stala\ii este mai mare.
Pornindu-se de la instala\iile de fora t pu\uri de ap[ având puteri =i sarcini
mari (considerate pentru domeniul respe ctiv), prev[zute cu cap hidraulic motor ,
firma italian[ SOILMEC le-a adaptat pent ru forajul sondelor de \i\ei =i gaze,
realizând o instala\ie de 1,25Mn (125tf), iar firma SAIPEM le-a utilizat cu re-
zultate remarcabile în explorarea câmpurilo r petrol iere de mici dimensiuni, care
altfel nu erau conside rate rentabile, în It alia . În viitor se prevede extinderea teh-
nologiei respective prin realizarea unei instala\ii =i mai ma ri, de 2MN (200tf),
prev[zut[ cu TDS . Este demn de men\ionat c[ ac \ionarea instala\iei este în
întregime hidrostatic[.
În ultimii ani, firma TESCO a dez voltat o nou[ tehnologie de foraj nu-
mit[ casing-drilling technique , pe baza u nui patent ach izi\ionat în anul 1995 =i
dezvoltat ulterior, prin care se realiza fo rajul prin rotirea coloanei de bu rlane de
la suprafa\[ cu un TDS , sau prin fol osirea unui motor de fund, simult an cu
avansul coloanei de burlane [6]. Aceast[ tehnologie nou[ de foraj însumeaz[
mai multe alte tehnologii =i di spozitive noi, atât la supr afa\[ cât =i la ansamblul
de fund. Elementul cheie al tehnologi ei este un dispozit iv de z[vorâre al
ansamblului de fund, prev[zut cu un m otor de fund, care este manevrat prin
interiorul burlanelor cu ajutorul cablu rilor =i a sistemului de manevr[.

Figura 1.5. Sistem de rotire neconven\ional
realizat de PAUL M UNR OE ENGINEE RING
INTERNATIONAL

CAPITOLUL 1 – INTRODUCERE

De-a lungul timpului au fost încercat e diverse variante de înlocuire a
sistemului de rotire clasic, cu masa ro tativ[ =i pr[jin[ profila t[. Un asemen ea
sistem conceput în anul 1991 de PAUL MUNROE ENGINEERING
INTERNATIONAL din S.U.A., prezen tat în fi gura 1.5, este co mpus în principal
dintr-un si stem de an-trenare de tip buc= [, ata= at la mas a rotativ[, prev[zut cu
dispozitive de prindere, care p ermite forajul cu pr[jini prinse succesiv.

1.2.2. Cl asifi care

Principalii produc[tori mondiali de instala\ii de foraj de tip TDS provin di n
SUA, Canada, Norvegia =i Fran\a. În ge neral, capacit[\ile de ridicare variaz[
între 2,5 =i 7,5MN (250 =i 750tf), tura\iile maxime pân[ la 250 rpm, iar puterile
între 370 =i 1500kW. Exist[ variante de TDS destinate forajului g[urilor c u
diametru redus, care realizeaz[ tura\ii ma i ridicate, de 600–700rpm. Tura\iile =i
momentele realizate sunt dependente de puterea =i num[rul motoarelor =i de
rapoartele de transmitere ale reduc toarelor sau cutiilor de vitez[.
Clasificar ea TDS se poate face în func\ie de:
• sarcina de ridicare: static[ =i dinamic[;
• momentul de ac\ionare: ma xim (de vârf) =i continuu la o tura\ie nominal[;
• viteza unghiular[ (tura\ia maxim[);
• puterea de ac\ionare;
• felul ac\ion[rii motorului : în curent continuu, alternativ sau hidrostatic, nu-
m[rul de motoare;
• tipul ghidajului: dubl u sau mono, cu role sau cu pl[ci de alunecare;
• portabile sau fixe;
• cu cap hidraulic integrat sau nu.
Un tip de baz[ de TDS, corespunz[tor unui domeniu de lucru, având o
anumit[ solu\ie constructiv[, structur[ de baz[ =i tipodimensi une, poate fi reali-
zat în mai multe v ariante, ech ipat cu mo toare diferite ca tip =i ca num[r –
electrice sau hidraulice, cu reductoare sau cutii de vitez[ având rapoarte de
transmitere variate, care l[rgesc cu mult d omeniul de lucru prev[zut ini\ial.
În func\ie de cerin\ele variate ale be neficiarilor, se construiesc diverse
variante al e TDS :
• containerizate, u=or transporta bile pe cal e ferat[ sau auto;
• helicopterabile, care pot fi u=or transportate cu elicop terul;
• adaptate pentru func\ ionare iarna;
• adaptate pentru func\ ionare sile n\ioas[, în locuri populate.

1.2.3. Structur a cons tructiv [ =i fu nc\ion al[

Echipamentele mobile pentru antrenarea ga rniturii de foraj la partea superioar[,
utilizate pân[ în prezent în forajul sondelo r adânci, cu pa=i dublii sau triplii, sunt
cunoscute pe plan mondial sub numele de Top Drive System =i Power Swivel ,
a=a cum d e altfel se =i reg[sesc grupate în COMPOSITE CATALOG of Oil
Field Equi pment and Services . În cele ce urmeaz[, se va utiliza termenul tehnic
9

PROIECT DE DIPLOM A

deja consacrat de Top Drive System – TDS , corespondentul în limba român[
pentru Top Drive System ar putea fi Sistem de Foraj cu Cap Hidraulic Rotativ
Motor – SFCHRM , iar pentru Power Swivel ar putea fi Cap Hidraulic Motor –
CHM , denumiri care ar sugera în cuvinte pu\ine esen\a echipamentului. S-a
considerat util[ introducerea denumirilor unor opera\ii, dispozitive specifice =i
al\i termeni tehnici =i în lim ba englez[, cu litere curs ive, deoarece în literatura
de specialitate referitoare la acest domen iu =i în practic[ se folose=te aceast[
limb[ cu cea mai larg[ circula\ie.
Speciali=tii în domeniul forajului care sunt familiariza\i deja cu domeniul
respectiv, ar putea fi de acord cu aceast[ considera\ie, altfel corespondentul în
limba român[ are o denumire mai lung[ =i greu de utilizat în mod curent. De
altfel, chiar francezii care sunt deosebit de reticen\i când este vorba de adoptarea
unor expresii din vocabularul altor limbi , utilizeaz[ termenii tehnici respectivi
din limba englez[ [2], a=a cum se întâmpl[ de mai mult timp =i în avia\ie, ma-
rin[, informatic[, =.a.
În API Spec. 8C, Specification for Drilling and Production Hoisting
Equipment (PSL1 and PSL2) , în capitolul 7.10, se define=te termenul de Power
Swivel, astfel: un dispozitiv care se deplase az[ împreun[ cu macaraua cârlig =i
este destinat s[ imprime o mi=care de rota\ie garniturii de pr[jini pentru a realiza
opera\ia de forare. Acesta înlocuie=te capul rotativ =i este prev[zut cu etan=[ri rotative (pentru trecerea fluidului de foraj din partea fix[ în partea rotitoare) =i
un rulment (axial) care sus\ine greutatea garniturii de pr[jini. Corespondentul în
limba francez[ pentru TDS este
Tête Rotative d’Injection Motorisée –TRIM .
Datorit[ complexit[\ii =i diferitelor variante, nu s-a ajuns pân[ în prezent
la un consens asupra semnifica\iei uneia sa u alteia din denumir i, unii speciali=tii
în domeniu – se pare c[ majo ritatea, fac distinc\ie între Top Drive System =i
Power Swivel , prin aceea c[ primul include (cel pu\in) câte un subansamblu
destinat manevr[rii, în=urub[rii =i de=urub[rii materialului tubular, permi\ând
deconectarea în orice moment a TDS fa\[ de garnitura de fo raj, oricare ar fi po-
zi\ia acestuia pe mast sau turl[, iar al doilea mai simplu (des cris mai sus), preia
reac\iunea momentului motor printr-un cab lu, f[r[ s[ ghideze pe un ghidaj fixat
pe mast. Se poate considera c[ TDS este un Power Swivel cu o putere mai mare,
dotat cu echipamente suplimentare pent ru manevrarea materialului tubular.
Sistemul de Foraj cu Cap Hidraulic Rotativ Motor – TDS realizeaz[
urm[toarele func\iuni principale:
• rotirea garniturii de pr[jini =i circula\ia fluidului de foraj;
• strângerea =i desfacerea îmbin[rilor f iletate ale pr[jinilor cu fusul mo-
tor =i cu dispozitivul de strângere;
• extragerea =i sus\inerea garnitur ii de foraj, compunerea, descompu-
nerea precum =i manevrarea pa=ilo r de pr[jini cu elevatorul =i
chiolba=ii;
• închiderea circula\iei fluidului de fora j cu ajutorul unui robinet cu sfer[
montat pe fusul motor.
În concluzie, un TDS este un utilaj complex care este conectat la cap[tul
superior al garniturii de foraj, pentru sus\inerea =i rotirea ei în gaura de sond[,

CAPITOLUL 1 – INTRODUCERE

ansamblul astfel format deplasându-se î mpreun[ în sus =i jos pe un ghidaj fixat
pe mast sau turl[, dot at cel pu\in cu:
• un sistem de prindere =i suspendare a TDS de macar aua cârlig a
sistemului de manevr[ compus din ch iolba=i sau toart[, jug, sistem de
compensar e pentru realizar ea îmbin[rilor filetate ( threads compensator
sau counter balance cylinder );
• un motor =i reductorul aferent cu fusul motor ( power driven rotary
elem ent), fixate pe o carcas[ (oal[) care poate con\ine rulmentul prin-
cipal axial =i presetupa cu \eava de sp[lare ( integra ed swivel ) =i care
realizeaz[ rotirea garniturii de pr[jini; t
l• un mecanism pentru realizar ea conexiunil or filetate ( torque wrench sau
powered actuated torque wrench ), între pa sul de pr[jini =i fusul motor al
TDS ;
• un manipulator de material tubular – MMT (pipe handling mechanism
sau pipehandler assembly ), având multiple fu nc\iuni – suspendarea
garniturii de pr[jini (sau a coloanei de burlane, cu echipament ul auxiliar
aferent, care realizea z[ simultan coborârea =i umplerea cu noroi a
acesteia), manevrarea pa= ilor de pr[jini de la =i la axa sondei, care este
situat la pa rtea inferioar[ a TDS =i care se poate roti în jurul axei sondei
independent fa\[ de part ea superioar[ a acestuia , compus din chiolba=i
=i elevator, care se pot roti (bascula ) împreun[, în afara axei sondei prin
ac\ionarea unei perechi de cilindrii hidraulici;
• un cadru suport ( support frames sau guide dollies ) care sus\in e
componentele enumerate mai sus =i car e este ghidat pe dispozitivul de
ghidare fixat pe mast ( track guide system sau torque guide assembly );
• unul sau dou[ robi nete de siguran\[ cu sfer[ ( bal valve, well control
valve, ball stabbing valve/mud saver valve sau I BOP ).
MMT este astfel conceput încât, pe dur ata forajului, acesta nu se rote=te
împreun[ cu garni tura de pr[jini, ch iolba=ii =i elevator ul fi ind deplasa\i
(bascula\i) în afara axei sondei =i a zonei de rotire a garnituri i de pr[jini, dar în
timpul extragerii =i introducerii garniturii de pr[jini (respectiv a coloanei de
burlane, în condi\ iile men\ionate mai sus) în gaura sond ei, aceasta este
suspendat[ în elevat or =i chiolba=i. Macaraua – cârl ig poate fi de tip „despicat[”
=i f[r[ cârlig, ceea ce permi te s[ se realizeze o în[l\ime mic[ a întregului
ansamblu al TDS , lucru deosebit de important atunci când în[l\imea liber[ a
mastului pe care se monteaz[ este redus[.
Cu toate acestea, câteva firm e –HYDRALIFT, NATIONAL– OILWELL,
ALSTHOM, mai utilizeaz[ denumirea de Power Swivel în loc de Top Drive
System , a=a cum a fost descris el mai sus.
Primele TDS erau foarte com plicate, av eau dimensiuni, greut[\i =i costuri
enorme, care limitau utilizarea lor numai la instala\iile marine =i terestre
scumpe.
11