UPGIMEIEDM Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria [602572]
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 1 CUPRINS
INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 2
1. STADIUL ACTUAL AL INSTALAȚIILOR DE PREVENIRE A ERUPȚIILOR ………………………….. ………….. 3
1.1 Generalități privind funcția de control a sondei ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 3
1.2 Locul BOP în cadrul instalației de foraj ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 4
1.3 Prevenitorul de erupție vertical cu bacuri inelare, cu acționare hidraulică a bacurilor ………………………….. ……. 9
1.4 Elementele constitutive ale unui prevenitor de erupție vertical ………………………….. ………………………….. …….. 13
1.5 Stadiul actual și producătorii prevenitorului de erupț ie vertical ………………………….. ………………………….. ……. 16
2. PROIECTAREA MECANICĂ A PREVENITORULUI DE ERUPȚIE VERTICAL ………………………….. …….. 20
2.1 Parametrii principali ai prevenitorului de erupție vertical ………………………….. ………………………….. ……………. 20
2.2 Alegerea materialelor pentru execuția principalelor elemente constructive ale prevenitorului …………………… 21
2.3 Dimensionarea corpului prevenitorului și a flanșelor de legătură ………………………….. ………………………….. ….. 23
2.4 Dimensionarea sistemului d e zăvorâre a capacului ………………………….. ………………………….. …………………….. 31
2.5 Sistemele de etanșare ale prevenitorului ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 36
3. NOȚIUNI DE CALCUL A PRINCIPALELOR ELEMENTE ALE SCHEMEI HIDRAULICE ………………….. 38
3.1 Generalități. Principiul de funcționare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 38
3.2 Stabilirea datelor de proiectare și dimensionarea conductelor de acționare ………………………….. ………………… 38
3.3 Calculul de alegere a principalelor elemente ale schemei hidraulice ………………………….. ………………………….. 39
4. MODALITATEA DE STABILIRE A PREȚULUI PREVENITORULUI DE ERUPȚIE ȘI ANALIZA
PRAGULUI DE RENTABILITATE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 47
4.1 Prețul prevenitorului de erupție vertical cu bacuri inelare ………………………….. ………………………….. ……………. 47
4.2 Analiza de rentabilitate – calculul pragului de rentabilitate ………………………….. ………………………….. ………….. 51
5. DETERMINAREA DURATEI ASAMBLĂRII, MONTĂRII ȘI PUNERII ÎN FUNCȚIUNE A
PREVENITORULUI DE ERUPȚIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………. 56
5.1 Modele și metode de analiză a drumului critic (ADC) ………………………….. ………………………….. ………………… 56
5.2 Determinarea duratei asamblării, montării și punerii în funcțiune a prevenitorului de erupție folosind
produsul Microsoft Pr oject ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 57
6. NORME DE ÎNTREȚINERE A INSTALAȚIILOR DE PREVENIRE A ERUPȚIILOR ȘI NORME DE
PROTECȚIA MUNCII ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 72
6.2 Întreținerea și exploatarea instalațiilor de prevenire a erupțiilor ………………………….. ………………………….. ……. 72
6.4 Reguli de protecția muncii ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 74
CONCLUZII ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 76
BIBLIOGRAFIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………….. 78
BORDEROU DE DESENE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 79
ANEXE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 80
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 2 INTRODUCERE
Prevenitoarele de erupție sunt dispozitive de închidere care se fixează în timpul forajului
pe flanșa ultimei coloane, pentru a obtura puțul, în 0cazul în care presiunea din sondă crește și
amenință erupția. Ele trebuie să închidă gura sondei, inclusiv în cazul în care în aceasta se găsește
garnitura de foraj.
Această lucrare va stabili cerințele necesare pentru a asigura un echipament de prevenire a
erupțiilor funcțional și interschimbabil pentru forajul sondelor de petrol și gaze.
Industria con structoare de mașini trebuie să realizeze produse cu caracteristici tehnice și
calitative competitive pe plan mondial, necesitând îmbunătățirea substanțială a activității de
proiectare -cercetare. Astfel, întreaga acțiune de dezvoltare tehnică a utilajului petrolier fabricat în
România es te pusă în slujba progresului, pentru satisfacerea cerințelor exploatării.
În cadrul instalațiilor de foraj, un rol important îl ocupă instalațiile de prevenire a
erupțiilor. În acest sens, lucrarea va prezenta inițial stadiul actual al instalațiilor de pr evenire a
erupțiilor, explicând funcția sistemului de control al sondei, locul prevenitorului în cadrul
instalației și funcțiile acestuia. Proiectul se va baza pe studiul prevenitorului de erupție vertical,
cu bacuri inelare, acționate hidraulic . Primul ca pitol va conține, pe lângă cele anterior
menționate, elementele componente ale BOP și câteva informații despre producătorii din sfera
românească, precum și de pe plan mondial.
Următoarele două capitole ale proiectului vor viza proiectarea mecanică a BOP, urmând
a se realiza dimensionarea corpului prevenitorului, flanșelor de legătură și sistemului de zăvorâre
a capacului, precum și alegerea și dimensionarea principalelor elemente ale schemei hidraulice.
Capitolele 4 și 5 vor alc ătui latura economic ă a proiect ului, latură ce se va concretiza într –
o primă etapă în analiza modului de formare a prețului BOP, cu determinarea ratei profitului.
Plecând din acest stadiu, se vor studia două situații ale unei între prinderi constructoare de utilaj
petrolier, î n vederea analizei nivelului pragului de rentabilitate corespunzător și a consecințelor
acestuia.
Capitolul 5 va avea în vedere utilizarea programului Microsoft Project pentru
determinarea duratei montării, asamblării și punerii în funcțiune a BOP, studiu în urma căruia v or
rezulta și costul cu resursa umană implicată în proces și structura drumului critic.
În încheierea lucrării, ultimul capitol va prezenta aspectele întreținerii și exploatării
instalației de prevenire a erupțiilor și regulile de protecția muncii ce trebuie respectate.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 3 1. STADIUL ACTUAL AL INSTALAȚIILOR DE PREVENIRE A
ERUPȚIILOR
1.1 Generalități privind funcția de control a sondei
Controlul sondei reprezintă metodologia bazat ă pe menținerea presiunii în cadrul
formațiunilor subterane traversate , în vederea prevenirii scurgerii fluidelor în puțul de foraj sau
redirecționării lor. Această abordare implică managementul presiunii din gaura sondei.
Forajul cu presiunea controlată (MPD-Managed Pressure Drilling) este definit de IADC
(International Associat ion of Drilling Contractors) ca „un proces de foraj adaptabil, folosit pentru
un control mai precis al presiunii profilului inelar din sondă” [2]. Obiectivele MPD sunt „de a
stabili limitele presiunii mediului puțului de foraj și de a administra corespunzăt or presiunea
hidraulică a profilului inelar” [2].
Funcția sistemului de control al sondei este să prevină orice scurgere suplimentară liberă
a fluidelor din formațiunile traversate în puțul sondei .
Sistemul de contro l al sondei permite realizarea î n siguranță a următoarelor operații :
– închiderea de la suprafață a puțului sondei;
– controlul eliminării fluidelor din puț;
– pomparea noroiului de foraj de densitate mai mare în gaura sondei;
– manevrarea prăjinilor de foraj înăuntrul sau în afara s ondei.
În vederea reali zării procedurii de control al sondei , prin intermediul manifoldurilor
prevenitoarelor de erupție, instalate la partea superioară a puțului, se poate controla presiunea din
gaura sondei, chiar izola dacă este necesar [2].
Prevenitoarele de erupție sunt critice pentru siguranța echipei, dar și pentru monitorizarea
și mentenanța instalației de foraj ș i a integrității sondei.
Conform definiției extrase din „API 16A -3rd edition” [11], prevenitorul de erupție
vertical cu bacuri inelare (annular blowout preventer ) reprezintă un dispozitiv de prevenire a
erupțiilor, care utilizează un element de etanșare elastomeric pentru a etanșa spațiul dintre tija
tubulară și gaura de sondă sau o gaură deschisă.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 4 Prevenitorul de erupție (BOP – Blowout Preventer ) poate fi văzut ca o supapă de
dimensiuni mari, situată deasupra unei sonde, care poate fi închisă în cazul în care echipajul de
foraj pierde controlul asupra stratelor traversate . Prin închiderea acestei supa pe
(comandată de la distanță prin intermediul dispozitivelor de acționare hidraulice), echipa, de
regulă, recapătă controlul asupra sondei și poate iniția procedurile pentru creșterea densității
noroiului de foraj , până în momentul în care este posibilă deschiderea prevenitorului și
menținerea controlului presiunii formațiunii.
Prevenitoarele vin într -o mare varietate de stiluri, mărimi și presiuni nominale. Unele
dintre ele pot în mod eficient să se închidă peste gura sondei, unele s unt proiectate să etanșeze în
jurul componentelor tubular e din puț ( prăjini de foraj, coloană sau tubing), iar altele sunt dotate
cu suprafețe de forfecare din oțel călit, care pot chiar să taie prin prăjina de foraj (închidere
totală) .
Din moment ce prevenitoarele sunt critice pentru siguranța echipei, a instalației și a
puțului de foraj, acestea sunt inspectate, testate și recondiționate la intervale regulate de timp,
determinate de o combinație de evaluări ale riscurilor, practicile locale, tipul so ndei și cerințele
legale. Testele la care sunt supuse prevenitoarele variază, de la testarea funcțiilor zilnice la
sondele în stare critic ă, până la test area lunară sau mai puțin frecve ntă a sondelor ce sunt
considerate având o probabilitate scăzută de apa riție a problemelor.
1.2 Locul BOP în cadrul instalației de foraj
În cazul instalațiilor de foraj onshore , sistemul de prevenire a erupțiilor – BOP – este
situat în beciul sondei, atașat în partea superioară a coloanei de burlane și sub podeaua podului de
lucru . Cum beciul sondei se umple rapid cu diferite scurgeri (de exemplu, noroi de foraj),
construcțiile modern e renunță din ce în ce mai mult la această soluție, preferând înălțarea podelei
platformei. Această variantă asigură spațiu pentru mon tarea sistemului de prevenitoare și elimină
beciul sondei.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 5 În figura 1.1 este prezentată schema unei instalații de foraj terestre, cu indicarea locului
BOP.
Fig. 1 .1 Schema unei instalații de foraj onshore [20]
În cazul platformelor offshore , BOP este localizat pe fundul mării, dacă platform a de
foraj plutește. O instalație de foraj offshore poate avea prevenitoare de erupție atât pe fundul
mării, cât și pe platfo rmă (sub podea). Un sistem tipic de prevenitoare de erupție subacvatice, de
apă adâncă, include component e precum: linii electrice și hidraulice, panouri de control,
acumulatoare hidraulice, supape de testare, linii de supape și de închidere, îmbinări articulate,
conexiuni hidraulice și un cadru de sprijin. Există cel puțin două poziț ii diferite pentru
poziționarea lor, incluzând panourile de control și monitorizare de pe platforma de foraj.
Dacă platforma offshore este de tipul fixat, poziționarea prevenitoare lor este similar ă cu
cea pentru platformele onshore.
1-
2- 1 – habă de foraj (tanc de noroi);
2 – site vibratoare;
3 – sorb (lini e de aspirație);
4 – pomp ă de noroi;
5 – motor;
6 – manifoldul pompei;
7 – troliu de foraj;
8 – încărcător;
9 – furtun hidraulic;
10 – luleaua capului hidraulic;
11 – macara -cârlig;
12 – înfășurare de cablu;
13 – geamblac de foraj;
14 – mast;
15 – podul podarului;
16 – stivă de prăjini;
17 – platform ă de lucru a instalației;
18 – cap hidraulic;
19 – prăjin ă de antrenare;
20 – masă rotativă;
21 – platform ă de lucru a instalației;
22 – conductă de retur fluid de foraj cu detritus;
23 – preven itor de erupție (tip inelar);
24 – preven itor de erupție orizontal cu
închidere pe prăjini;
25 – garnitur ă de foraj;
26 – sapă de foraj;
27 – beciul sondei;
28 – linie de debit.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 6 În figura 1.2 este indicat locul BOP în cazul instalațiilor de foraj offshore.
Fig. 1 .2 Schema unei instalații de foraj offshore de tipul fix [13]
Funcțiile instalațiilor pentru prevenirea erupțiilor
Sistemele de prevenire a erupțiilor (BOP – Blowout Preventers), împreună cu alte
echipamente și tehnici, sunt utilizate pentru a închide sonda și pentru a permite echipajului să
controleze nivelul de presiune din sondă înainte de a deveni critică (ceea ce ar putea conduce la
apariția unei erupții) [3].
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 7 În figura 1.3 se prezintă stiva de prevenitoare de erupție, observându -se corespondența
schemei cu situația reală și indicându -se tipul de prevenitor ce face obiectul proiectului.
Prezoane și piulițe
Inel metalic de etanșare
Prevenitor inelar
Prevenitor cu bacuri
Șuruburi de închidere
Ieșire laterală
Flanșă dublă
AdapterConexiuni de capăt și ieșire Echipament de prevenire a erupțiilor pentru foraj Echipament cap de coloană
Fig. 1.3 BOP Stack [18]
Prevenitoarele de erupție sunt instalate la capul puțului pentru a conține presiunea sondei
fie în spațiul inelar dintre coloanele de burlane și garnitura de foraj, fie într -o gaură deschisă în
timpul operațiilor de găurire, finalizare, testare sau reparare.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 8 În acest scop, instalațiile de prevenire a erupțiilor asigură următo arele operațiuni :
– închiderea spațiului inelar dintre coloana de burlane pe care sunt montate și suprafața
cilindrică exterioară a prăjinilor de foraj, țevilor de extracție sau burlanelor ce se tubează;
– închiderea totală a gurii sondei când prăjinile de foraj, țevile de extracție sau burlanele
ce se tubează sunt extrase din puț;
– manevrarea etanșă a garniturii de prăjini prin bacul prevenitorului, dacă instalația de
comandă hidraulică este dotată corespunzător pentru această manevrare;
– dirijarea fluidului de foraj din sondă spre habe prin duze reglabile, în scopul reducerii
presiunii din sondă sau în mod liber prin teul de evacuare a noroiului și prin racordurile de avarie;
– dirijarea fluidul ui de foraj în sens invers, în scopul opririi manifestărilor eruptive cu
ajutorul contraputerii exercitate asupra stratelor, pentru umplerea puțului sau în alte scopuri;
– închiderea spațiului inelar pe suprafețe de orice formă și dimensiuni ale prăjinilor
pătrate, prăjinilor grele, racordurilor, cablurilor etc.;
– manevrarea etanșă a garniturii de foraj, inclusiv racordurile, în sensul coborârii și
extragerii din sondă;
– închiderea spațiului inelar la gura sondei în cursul rotirii prăjinilor de foraj;
– închidere a totală a gurii sondei când garnitura de prăjini de foraj, țevile de extracție
sau burlanele sunt extrase din puț;
– posibilitatea de racordare a unor dispozitive auxiliare pentru reglajul presiunii în
sondă;
– asigurarea unui sens unic de circulație a fluidu lui de foraj prin orificiul interior al
garniturii de foraj.
În cursul operațiunilor de foraj sau punere în producție a unei sonde de petrol și gaze,
formațiunile geologice străbătute de sapă prezintă adeseori presiuni mari. Aceste presiuni sunt
echilibra te cu ajutorul presiunii exercitate de coloana noroiului de foraj sau a unui alt fluid de
circulație.
În cazul când fluidele din formațiunile geologice sunt debitate spre exterior sub acțiunea
presiunii din straturi, se produce manifestarea eruptivă.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 9 Teoretic, manifestarea eruptivă apare când:
𝑝1<𝑝𝑓 , unde: (1.1)
𝑝1=𝛾𝐻 – presiunea exercitată de coloana hidrostatică a noroiului de foraj, la nivelul
stratului care se manifestă;
𝑝𝑓 – presiunea din strat;
𝛾 – greutatea specifică a noroiului de foraj;
H – înălțimea stratului care se manifestă.
Manifestările eruptive constituie unele dintre cele mai grave accidente tehnice care pot
avea loc în cursul forajului și punerii în producție. Practic, prezența unei m anifestări eruptive se
face cunoscută prin gazeificarea fluidului de foraj (scăderea densității acestuia) sau prin
creșterea nejustificată a nivelului de noroi din habele instalației .
1.3 Prevenitorul de erupție vertical cu bacuri inelare, cu acționare hidraulică
a bacurilor
Fig. 1. 4 Prevenitoare de erupție vertical e cu bacuri inelare [17]
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 10 Există diverse tipuri de prevenitoare de erupție cu bac inelar (v. fig. 1.4 ), și anume:
1. prevenitoare de erupție cu bacuri inelare acționate mecanic
Acestea au ca particularitate faptul că obturarea spațiului inelar este realizată prin
intermediul unui bac inelar, a cărui garnitură din cauciuc este refulată în sensul etanșării de
greutatea prăjinilor de foraj.
Dezavantajele utilizării acestor p revenitoare sunt:
– presiunea de utilizare are valoare relativ redusă;
– manevrarea este greoaie;
– evacuarea noroiului se face printr -o ieșire laterală, plasată dedesubtul bacului.
2. prevenitoare de erupție cu bac inelar acționat de presiunea sondei (stripare)
Etanșeitatea, în acest caz, este realizată de un element de etanșare inelar, fixat de corpul
prevenitorului, care se deformează sub acțiunea presiunii din sondă.
Dezavantajul acestui tip de prevenitor de erupție vertical constă în faptul că permite
scoaterea sau introducerea sub presiune, prin gaura sondei, a țevilor de extracție, mufelor acestora
și agățătoarelor de țevi de extracție cu diametre mari, însă nu poate asigura închiderea totală a
gurii sondei.
Din acest motiv, utilizarea striperelor este recoman dată doar împreună cu alte
prevenitoare prevăzute cu bacuri totale.
3. prevenitoare de erupție cu bac tubular, acționat direct de fluidul de acționare
În cazul acestor prevenitoare, obturarea secțiunii de trecere este asigurată de deformarea
unui tub de cauci uc supus unei presiuni exterioare.
Prezintă avantajul unei construcții și acționări simple, permițând totodată închiderea pe
suprafețe de orice fomă și dimensiuni.
Utilizarea ace stor prevenitoare este însă limitată de următoarele considerente:
– funcționarea este asigurată doar pentru dimensiuni de trecere și presiuni nominale
reduse;
– schimbarea bacului, care se efectuează după demontarea capacului exterior,
necesită în prealabil extragerea prăjinilor de foraj din orificiul de trecere;
– închiderea sau blocarea manuală, în cazul lipsei accidentale a fluidului sub
presiune, nu este posibilă.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 11 4. prevenitoare de erupție cu bac inelar acționat de piston
Aceste prevenitoare asigură închiderea secțiunii de trecere prin intermediul unui bac
inelar, deformat progresiv cu ajutorul unui verin vertical.
Caracteristic prevenitoarelor cu bac inelar acționat hidraulic este faptul că închiderea se
poate efectua cu același bac pe suprafețe exterioare de orice formă și dimensiune ale burlanelor și
prăjinilor d e foraj, prăjinilor de antrenare, țevior de extracție, racordurilor, cablurilor etc. aflate în
repaus, mișcare axială sau de rotație. Din acest motiv, sunt cunoscute sub denumirea de
„prevenitoare universale”. O altă denumire frecvent utilizată este și ace ea de „Hydrill”, după
numele firmei care a realizat principalele tipuri de asemenea prevenitoare.
Prevenitorul de erupție de acest tip este format dintr -un corp cilindric din oțel aliat, flanșat
la partea inferioară și prevă zut la partea superioară cu un c apac filetat cu flanșă pentru șuruburi,
prezoane.
În interior, este introdus un bac inelar din cauciuc armat, ghidat într -un plan orizontal de
suprafețele frontale ale capacului și țevii, care este solidară cu capacul.
Ansamblul format din corp, capac și p iston constituie verinul de acționare al bacului.
În poziția complet deschisă , diametrul interior al sistemului de etanșare este egal cu
diametrul găurii de prevenire.
Un sistem de strângere a bacului inelar permite operatorului să reducă diametrul până
când acesta se fixează în conductă, în tija de antrenare sau în întregul diametru interior al
dispozitivului de prevenire a erupțiilor.
Singura cale de închidere a unui prevenitor cu bac inelar este folosirea presiunii
hidraulice.
La închiderea prevenitor ului, prin introducerea fluidului de acționare sub presiune în
camera de închidere, bacul este apăsat pe suprafața conică a pistonului care, în mișcarea sa
ascensională, îl deformează progresiv, strângându -l pe suprafețe exterioare de orice formă și
dimens iuni sau închizându -l complet.
Forța elastică cu care bacul se opune închiderii (transmițând -o pistonului) crește o dată cu
gradul de deformare.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 12 În figura 1.5 este prezentat principiul de funcționare al bacului inelar, conform celor două
poziții: închis și deschis.
1
23
a) b)
Fig. 1 .5 Principiul de funcționare al bacului inelar : a) poziția deschis ; b) poziția închis ;
1 – bac inelar; 2 – piston; 3 – capac.
Din acest motiv, presiunea de acționare necesară la închidere crește pe măsură ce
diametrul de trecere al bacului scade și atinge valoarea maximă în momentul închiderii totale.
Presiunea din sondă acționează suplimentar asupra pistonului în sensul închiderii,
realizând un efect de autoetanșare.
Pentru deschiderea prevenitorului este necesară introducerea fluidului de acționare sub
presiune în camera de deschidere, după ce, în prealabil, camera de închidere a fost pusă în
legătură cu un rezervor aflat la presiune atmosferică, în vederea scurgerii. Pistonul coboară,
permițând bacului revenirea la poziția inițială sub acțiunea elasticității cauciucului.
Garniturile „V” asigură etanșarea între camera de închidere și cea de deschidere .
În cursul forajului, este necesară adeseori manevrarea prăjinilor și când prevenitorul este
închis. Efectuarea acestei operații, la presiunea maximă de acționare, provoacă distrugerea
bacului inelar, atât din cauza forțelor mari de frecare care apar între bac și prăjini, cât și trecerii
racordului prin prevenitor.
Din acest motiv, în componența instalației de comandă hidraulică a acestor prevenitoare
sunt necesare aparate hidraulice speciale, denumite valve de compe nsare , care asigură atât
reglarea presiunii fluidului de acționare la valoarea dorită, cât și menținerea automată a acestei
presiuni la o valoare constantă, independentă de variațiile volumetrice ale camerei de închidere.
Reglarea presiunii fluidului de ac ționare în camera de închidere permite modificarea
diametrului de trecere a bacurilor la valoarea dorită. Frecarea dintre bac și prăjinile în mișcare de
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 13 rotație sau translație se reduce astfel în mod sensibil, menținându -se toto dată o închidere perfect
etanșă. În cursul manevrării păjinilor se poate obține un interstițiu reglabil între bac și prăjini.
Scurgerea unei cantități foarte mici de noroi prin acest interstițiu are un efect lubrifiant, care
micșorează frecarea la maximum și implicit, reduce uzura ba cului.
Menținerea automată a presiunii reglate la o valoare constantă, independentă de variațiile
volumetrice ale camerei de închidere, permite trecerea etanșă a racordurilor prin prevenitor în
cursul deplasării axiale a prăjinilor, fără deteriorarea bacur ilor.
La trecerea prin prevenitor, racordul apasă pistonul prin intermediul bacului, deplasându -l
în jos, până când mărirea secțiunii de trecere permite trecerea racordului.
O cantitate mică de lichid, care trece prin țeavă, va lubrifia și răci bacurile.
1.4 Elementele constitutive ale unui prevenitor de erupție vertical
În figura 1.6 este prezentată secțiunea unui BOP vertical cu bac inelar, cu acționare
hidraulică.
Fig. 1. 6 Secțiunea în vedere a unui prevenitor de erupție vertical cu bac inelar, acționat hidraulic, cu unitatea de
etanșare complet deschisă [1 9]
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 14 Prevenitorul de erupție vertical are următoarele părți componente :
1. corpul sau carcasa prevenitorului
Corpul, executat din oțel aliat turnat, este prevăzut la partea in ferioară cu o conexiune de
capăt cu flanș ă.
La interior, corpul prezintă două alezaje cilindrice coaxiale, cu suprafețe prelucrate fin, ce
constituie cilindrii hidraulici de acționare ai prevenitorului.
La partea inferioară și superioară a cilindr ului hidraulic cu diametrul maxim este
prevăzută câte o gaură cu filet , necesară racordării conductelor de acționare ale comenzii
hidraulice pentru închiderea și deschierea pistonului din prevenitor.
În interiorul corpului, la partea inferioară este fixat un suport tubular pe care se așează
bacul inelar relaxat, în starea de repaus a prevenitorului .
Canalul inelului de etanșare al conexiunii de capăt inferioară și suprafaț a interioară a
corpului udată de fluidul din sondă sunt placate, prin sudare cu materiale rezistente la coroziune.
Pe corp sunt sudate 4 urechi, în vederea manipulării prevenitorului asamblat.
2. pistonul
Pe suprafața celor două alezaje ale corpului culisează un piston în trei trepte, dintre care
două trepte ale pistonului culisează în a lezajele corpului, iar a treia în capac.
La prevenitorul de erupție vertical, cele două trepte ale pistonului sunt prevăzute cu câte
un singur canal mai lat în care se montează un set de garnituri cu profil special, care poate prelua
presiunea de fluid, fi e de sus, fie de jos.
Un astfel de set este format din câte trei garnituri, una cu patru muchii de etanșare, câte
două în fiecare parte, iar celelalte două garnituri se montează câte una între laturile p rimei
garnituri spre a asigura e vazarea muchiilor de etanșare ale acesteia.
Cu cât presiunea de acționare crește, cu atât muchiile de etanșare sunt mai aderent apăsate
pe alezajele cilindrilor și a le pistonului.
Pistonul, la partea superioră, este prevăzut cu un locaș de formă tronconică, fie pr elucrată,
pe care alunecă spre interior bacul inelar din cauciuc, în timpul acționării hidraulice a
prevenitorului. La interior, spre partea inferioară, trunchiul de con se termină într -un cilindru
scurt al cărui diametru este mai mare decât diametrul exte rior al suportului bacului.
Suprafețele pistonului udate de fluidul din sondă sunt acoperite, prin sudare, cu material
rezistent la coroziune.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 15 3. capacul
La partea superioară a corpului se montează cu ajutorul setului de zăvoare un capac
robust, executat din oțel aliat turnat, prevăzut la partea superioară cu o conexiune de capăt cu
prezoane, dimensionată, identică cu conexiunea de capăt inferioară a corpului.
Orificiul central al capacului are un alezaj egal cu dimensiunea nominală a prevenitorului.
Partea in terioară a capacului propriu -zis, pe care se sprijină bacul inelar, este prevăzută cu o placă
de uzură, fixată cu șuruburi cu cap cilindric înecat.
Capacul este prevăzut cu două inele de ridicare, care servesc doar pentru ridicarea și
manipularea acestuia, fiind interzisă ridicarea întregului prevenitor cu aceste inele de ridicare.
Fixarea capacului împotriva rotirii acestuia față de corp se face prin șuruburi speciale.
Prevenitoarele au capacele prevă zute cu câte o gaură ∅5𝑖𝑛 în scopul verificării poziției
pistonului, respectiv a cursei acestuia. Gaura este astupată cu ajutorul unui dop filetat.
4. bacul inelar
Bacul inelar este format dintr -un inel de etanșare din cauciuc, care are mărimea și forma
tronconică a pistonului, pe ca re se așează perfect. În masa din cauciuc sunt înglobate un număr de
armături care fixează masa de cauci uc împotriva extrudării acestuia , în special la închiderea totală
și la etanșarea la presiune nominală a prevenitorului.
5. setul de zăvoare
Fixarea capacu lui de corp se execută cu ajutorul unui set de zăvoare care include 16
bucăți zăvoare de blocare, pe care sunt practicate un număr de șanțuri circulare de tipul filet
fierăstrău spre a asigura eficacitatea etanșării și rezistenței blocării. Profilul acesto r șanțuri
circulare corespunde perfect cu cel al șanțurilor circulare practicate pe capac.
Acționarea fiecărui zăvor se face prin intermediul unui șurub captiv într -o bucșă filetată,
sistem care asigură strângerea necesară a zăvorului cu ef ect minim. Prin deșurubarea bucș ei
filetate pe o lungime suficient de mică ( 15mm ) zăvorul este retras în corp, permițând accesul
rapid și ușor în interiorul prevenitorului, în caz de necesitate, după ridicarea capacului.
6. inelul intermediar
Pentru a separa incinta cil indrilor de acționare hidraulică a prevenitorului față de fluidul
din sondă, prevenitoarele de erupție HA sunt prevăzute cu câte un inel intermediar, care rămâne
pe loc la extragerea capacului prevenitorului.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 16 Acest inel este prevăzut cu un sistem dublu de etanșare: pe exteriorul inelului cu câte o
garnitură cu profil „U” pentru a împiedica fluidul de acționare hidraulică să pătrundă în spațiul
dintre bacul inelar și capac, precum și pentru a nu pătrunde fluidul de sondă în cilindrii hidraulici
ai prevenitorului, contaminând fluidul de acționare.
Canalele acestor garnituri sunt acoperite prin sudare cu material rezistent la coroziune.
În plus, inelul intermediar al prevenitorului de erupție vertical HA 7 1/16×10000 pe
exterior, la diametrul din capac , este prevăzut cu un canal de etanșare pentru garnitură 0 -ring,
care împiedică pătrunderea fluidului din sondă în locașul zăvoarelor.
7. garnitura „0”
Aceasta asigură etanșarea dintre corp și capac, precum și dintre corp și bucșele filetate ale
șuruburilor z ăvoarelor.
8. dopuri le metalice
Orificiile prevă zute în corpul prevenitorului pentru fluidele de acționare sunt obturate cu
dopuri metalice.
Fiecare bucșă filetată pentru manevrarea zăvoarelor este prevăzută cu câte un dop metalic.
Orificiul central din capac se protejează contra degradării canalului și inelului de etanșare,
din oțel inoxidabil, cu ajutorul unei plăci de protecție din tablă, fixată cu ajutorul unor șuruburi.
Flanșa in ferioară a corpului se protejează cu plac ă din PFL, înainte ca prevenito rul să fie
montat pe suportul metalic pentru transport.
1.5 Stadiul actual și producătorii prevenitorului de erupție vertical
Printre producătorii actuali de prevenitoare de erupție se numără:
1. UZTEL
UZTEL este unul dintre cei mai importanți producători de utilaj petrolier, asigurând și
servicii de reparații. Capacitățile de producție moderne și personalul foarte bine instruit sunt bine
cunoscute atât în țară , cât și peste hotare.
Tipuri de prevenitoare fabricate :
a. prevenitor de erupție tip UZS 01 – 20 3/4” x 3000 PSI (210 bar)
– legături de capăt: flanșe cu prezoane î ncastrate, conform API 6A;
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 17 – ieșiri laterale: flanșe cu prezoane î ncastrate 2 1/16” – 5000 psi (350 bar), conform API
6A;
– gaura liberă de trecere: 20 ¾” (527 mm) ;
– presiunea hidraulică de acț ionare: minim 1500 psi (105 bar), maxim 3000 psi ( 210 bar)
[12].
Fig. 1.7 Prevenitor de erupție tip UZS 01 – 20 3/4” x 3000 PSI (210 bar) [12]
b. prevenitor de erupție monobloc tip UZD 04 – 7 1/16” x 5000 PSI (350 bar) / 10000 PSI
(700 bar)
– legături de capăt: flanșe cu prezoane î ncastrate, conform API 6A;
– ieșiri laterale: flanșe cu prezoane î ncastrate 2 1/16” – 5000 psi (350 bar), conform API
6A;
– gaura liberă de trecere: 7 1/1 6 in (180 mm);
– presiunea hidraulică de acț ionare: minim 1000 psi (70 bar); maxim 3000 psi (210 bar)
[12].
Fig. 1. 8 Prevenitor de erupție monobloc tip UZD 04 – 7 1/16” x 5000 PSI (350 bar) / 10000 PSI (700 bar)
[12]
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 18 2. Cameron (A Schlumberger Company) (SUA)
Fig. 1 .9 T-81 Ram -Type BOP [15]
Acest BOP de tip ram este compact, ușor și este potrivit pentru lucrări de întreținere,
lucrări de foraj și pentru găuri cu puțuri mici. Designul său oferă o operare ușoară și o întreținere
redusă. În plus, sunt disponibile opțiuni manuale și hidraulice.
Pentru dimensiuni mai mari există și varianta T-82 BOP.
Specificații :
– aplicație: p e uscat ;
– dimensiunile gurii sondei și presiunile de lucru: 7 1/16 in, 3000 și 5000 psi; 9 in, 3000
și 5000 psi ;
– stiluri de caroserie: s ingle, dublu, triplu [15].
3. Worldwide Oilfield Machine , Inc. (SUA)
Fig. 1.10 WOM – annular BOP [16]
Specificațiile și caracteristicile produsului :
Designul intuitiv: prevenitorul are un piston cu un raport de lungime -diametru apropiat de
1, care elimină tendinț a de îndoire în timpul operațiunilor sau acumulări le neuniform distribuite
de nisip, butași sau alte elemente .
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 19 Testarea fiabilității: Pistonul și unitatea de ambalare sunt singurele componente în
mișcare, asigurând o uzură minimă. Acest design îmbunătățește capacitatea unității de ambalare
de a redeschide până la poziția completă a găurii. Când este cuplată, țeava se poate roti și
îmbinările sculelor se desprind, fără a rupe sigiliul. Atunci când se realizează o etanșare inelară ,
presiune a din puț consolidează etanșarea .
Întreținere : Placa de uzură care poa te fi înlocuită pe teren în capul BOP servește ca o
suprafață de uzură superioară pentru uzura unității de ambalare, reparația pe teren fiind rapidă și
economică. Un indicator de măsurare a cursei pistonului indică durata de viață rămasă a unității
de amba lare fără a fi necesară demontarea și asigură cea mai lungă și cea mai sigură utilizare a
unității de ambalare .
Aplicații
– este potrivit pentru aplicații onshore și offshore ;
– disponibile în dimensiuni cuprinse între 7 "5K și 21" 3K ;
– sunt disponibile șurubu ri sau clapete ;
– componentele de cauciuc ale unității opționale de ambalare permit o aplicare mai
flexibilă [16].
Alți producători actuali de prevenitoare de erupție sunt reprezentați de: Baker Hughes
(SUA) , Control Technology Inc. (Canada) , B.O.P. Products, Llc (SUA) , Alberta Petroleum
Industries Ltd (Canada) , Integrated Equipment, Inc (SUA) , United Van Der Horst Ltd. (India) ,
Windlass Engineers And Services Private Limited (SUA) .
Concluzii:
În capitolul 1 s-a prezentat stadiul actual al instalațiilor de prevenire a erupțiilor,
incluzând generalitățile privind funcția de control a sondei, indicarea locului BOP în cadrul
instalațiilor de foraj onshore, precum și offshore, noțiuni privind principalele tipuri de
prevenitoare cu bac inelar , elemente le constitutive și principalii producători.
Elaborarea acestui capitol s -a realizat pe baza unei vaste documentări, fiind utilizat un
număr mare de surse ce sunt specificate în bibliografia prezentei lucrări.
În capitolul 2 se va realiza proiectarea mecanică a pre venitorului de erupție vertical,
dimensionându -se corpul prevenitorului, flanșele de legătură și sistemul de zăvorâre a capacului.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 20 2. PROIECTAREA MECANICĂ A PREVENITORULUI DE ERUPȚIE
VERTICAL
2.1 Parametrii principali ai prevenitorului de erupție vertical
1. Dimensiuni nominale
Dimensiunea nominală a echipamentului este definită de diametrul găurii ver ticale de
trecere și trebuie să corespundă mărimilor din tabelul 2.1.
Tabelul 2.1 Dimensiunea echipamentului [11]
Mărimea Dimensiunea
nominală [mm] Diametrul de
trecere [mm] Gama
presiunilor de
lucru [MPa] Diametrul
dornului de
trecere [mm]
4 1/16 103 103,2 14……140 102,4
1/16 180 179,4 14……140 178,6
9 230 228,6 14……105 227,8
11 280 279,4 14……140 278,6
13 5/8 346 346,1 14……105 345,3
16 ¾ 425 425,5 14……70 424,7
18 ¾ 476 476,3 14……105 475,3
20 ¾ 527 527,1 21 526,3
21 ¼ 540 539,8 14……70 539,0
26 ¾ 680 679,5 14……21 678,7
2. Presiuni de lucru
Echipamentul ce face obiectul acestui proiect trebuie să se execute în următoarea gamă de
presiuni de lucru: 14, 21, 35, 70, 105 și 140 MPa.
3. Clasele de temperatură
Temperatura minimă este temperatura cea mai mică a mediului ambiant în care va fi
utilizat echipamentul. Temperatura maximă este temperatura cea mai mare a fluidului care circulă
prin echipament.
Piesele metalice ale echipamentului trebuie să fie construite pentru funcționare î n clase le
de temperatură prezentate în tabelul 2.2 .
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 21 Tabelul 2. 2 Valorile temperaturilor pentru materialele metalice [11]
Clasa de temperatură Domeniul temperaturii de funcționare
℉ ℃
T-75 -75 ÷ 250 -59 ÷ 121
T-20 -20 ÷ 250 -29 ÷ 121
T-0 0 ÷ 250 -18 ÷ 121
4. Materiale elastomerice
Echipamentul trebuie să fie destinat pentru funcționare în cadrul temperaturilor specificate
de producător.
5. Fluidul de lucru
Echipamentul de prevenire a erupțiilor este un echipament mobil și se poate folosi în zone
unde mediul acid poate fi întâlnit, cu excepția cuțitelor de la bacurile de tăiere, toate materialele
metalice ce vin în contact cu fluidul din sondă trebuie să sati sfacă cerințele NACE pentru servicii
în medii acide cu 𝑯𝟐𝑺.
2.2 Alegerea materialelor pentru execuția principalelor elemente constructive
ale prevenitorului
Pentru prevenitorul de erupție vertical HA 7 1/16×10000 cu acționare hidraulică a
bacurilor, materialele speciale și oțelurile alese sunt prezentate mai jos .
• Pentru piesele turnate , cum sunt: capacul și pistonul , s-a ales oțelul turnat slab
aliat 30CrNiMo8 îmbunătățit, conform SR EN 10083 -3, cu următoarele caracteristici mecanice:
– rezistența la rupere la trac țiune: 𝑅𝑚=1200 𝑀𝑃𝑎 ;
– alungirea la rupere: 𝐴=9%;
– gâtuirea la rupere: 𝑍=45% ;
– duritatea: 248 ÷255 𝐻𝐵;
– rezistența la oboseală: 𝜎−1=440 𝑀𝑃𝑎 .
Caracteristici în mediul cu hidrogen sulfurat:
– limita de curgere: 𝑅𝑝02=1000 𝑀𝑃𝑎 .
Caracteristici la temperatură scăzută:
– energia la rupere longitudinală : +20℃ : 𝐾𝑉=30−45 𝐽;
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 22 – energia la rupere transversală: +20℃ : 𝐾𝑉=20−27 𝐽 [21].
La baza alegerii acestui oțel, s -au avut în vedere următoarele considerente:
– compoziția chimică se apropie cel mai mult de cea optimă;
– tehnologia de elaborare și turnare este corespunzătoare;
– comportarea la temperaturi scăzute;
– fiind un oțel slab aliat, cu posibilități largi de realizare a cuplului dorit de
caracteristici de rezistență și tenacitate prin tratament termic, utilizarea sa prezintă avantaje
economice.
• Pentru piesele principale , cum sunt : inelul intermediar metalic, bucșa specială,
șurubul special, s-a ales oțelul 34CrMo4 îmbunătățit, conform SR EN 10083 -1,2.
• Pentru placa de uzură și dopul cu locaș hexagonal , s-a ales oțelul de îmbunătățire
42MoCr 4, conform SR EN 10083 -3.
• Pentru setul de zăvoare , a fost ales oțelul de îmbunătățire 30CrNiMo8 , conform
SR EN 10083 -3.
• Inelul metalic de etanșare tip BX 156 S 316 -4 va fi realizat din materialul
X6CrNiTi18 -10, conform SR EN 10088 -1.
• Caracteristicile cauciucului utilizat la fabricarea garniturilor trebuie să fie
definite prin măsurări ale proprietăților mecanice (alungirea finală, rezistența la rupere finală,
rezistența la întindere, rezistența la compresiune etc.), dar și ale proprietăților vâsco -elastice
(momentul de torsiune minim, momentul de torsiune maxim, timpul de atingere a 90% din
torsiunea maximă, timpul de atingere al unei creșteri cu două unități peste torsiunea minimă ).
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 23 2.3 Dimensionarea corpului prevenitorului și a flanșelor de legă tură
Pentru prevenitorul de erupție vertical HA 7 1/16×10000, în cazul pieselor turnate
(corpuri, capace, pistoane), se va utiliza drept material oțelul 30CrNiMo8 îmbunătățit.
Piesa se verifică și pentru comportarea la temperaturi scăzute, pentru verificarea energiei
de rupere la -32℃.
𝐾𝑉 𝑚𝑖𝑛 =20 𝐽
Se consideră corpul prevenitorului ca un tub cu pereți groși supus la presiune interioară ,
diagrama de tensiuni fiind prezentată în figura 2 .1.
Fig. 2. 1 Diagrama de tensiuni
Expresiile generale ale tensiunilor și ale deplasărilor la un tub cu pereți groși sunt
următoarele:
𝜎𝑟=𝑝𝑖−𝑘2𝑝𝑒
𝑘2−1−𝑝𝑖−𝑝𝑒
𝑘2−1∙𝑏2
𝑟2 (2.1)
𝜎Ѳ=𝑝𝑖−𝑘2𝑝𝑒
𝑘2−1+𝑝𝑖−𝑝𝑒
𝑘2−1∙𝑏2
𝑟2 (2.2)
𝑘=𝑏
𝑎 , (2.3)
unde:
𝑝𝑖- presiunea interioară;
𝑝𝑒- presiunea exterioară.
𝑢=1−𝜇
𝐸∙𝑝𝑖−𝑘2𝑝𝑒
𝑘2−1∙𝑟+1+𝜇
𝐸∙𝑝𝑖−𝑝𝑒
𝑘2−1∙𝑏2
𝑟 (2.4)
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 24 Punând condiția ca 𝑝𝑒=0, se obțin tensiunile 𝜎𝑟 și 𝜎Ѳ când tubul este a cționat doar la
presiune interioară :
𝜎𝑟=𝑝𝑖
𝑘2−1(1−𝑏2
𝑟2) (2.5)
𝜎Ѳ=𝑝𝑖
𝑘2−1(1+𝑏2
𝑟2) (2.6)
Când r = a => 𝜎𝑟=− 𝑝𝑖 (2.7)
𝜎Ѳ=𝑘2+1
𝑘2−1𝑝𝑖
Când r = b => 𝜎𝑟=0 (2.8)
𝜎Ѳ=2
𝑘2−1𝑝𝑖
Conform teoriei de rezistență 𝑻𝝉 (teoria tensiunilor tangențiale maxime ) [8], rezultă:
𝜎𝑒𝑐ℎ=max {∣𝜎Ѳ−𝜎𝑟∣;∣𝜎Ѳ∣;∣𝜎𝑟∣}≤𝜎𝑎 (2.9)
𝜎𝑒𝑐ℎ=∣𝜎Ѳ−𝜎𝑟∣ ≤𝜎𝑎 (2.10)
𝜎𝑒𝑐ℎ=𝑘2+1
𝑘2−1𝑝𝑖−(−𝑝𝑖)≤𝜎𝑎 (2.11)
Relația de dimensionare este următoarea:
𝑘=𝑏
𝑎=√𝜎𝑎
𝜎𝑎−2𝑝𝑖 , unde: (2.12)
𝜎𝑎 – rezistenț a admisibilă;
𝑝𝑖 – presiunea interioară ;
𝑎 – raza interioară;
𝑏 – raza exterioară.
𝜎𝑎=𝑚𝑖𝑛 {𝜎𝑐
1,5;𝜎𝑟
2,1} (2.13)
𝑏=𝑎√𝜎𝑎
𝜎𝑎−2𝑝𝑖 , (2.14)
Dar 𝑎=𝑅1 (2.15)
𝑏=𝑅2
Verificarea se face cu ajutorul relației:
𝜎𝑒𝑐ℎ≤𝜎𝑎 (2.16)
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 25 𝜎𝑒𝑐ℎ=2𝑝𝑖𝑘2
𝑘2−1 (2.17)
Calculele referitoare la relațiile anterioare sunt realizate cu ajutorul programului de calcul
Mathcad și sunt prezentate în cadrul Anexei 1 .
La calculul îmbinării cu flanșe , se vor avea în vedere următoarele:
a) condițiile de strângere , care caracterizează solicitările ce apar în elementele
îmbinării cu flanșe în momentul strângerii șuruburilor la montaj pentru atingerea presiunii
specifice de strângere, q, a garniturii;
Aceste condiții sunt caracterizate de existența unor presiuni egale (presiunea atmosferică)
atât în interiorul, cât și în exteriorul îmbinărilor cu flanșe și de temperatura mediului ambiant.
b) condițiile de exploatare , care caracterizează solicitările ce apar în elementele
îmbinării cu flanșe în timpul exploatării;
Solicitările țin seama de existența unei presiuni pe partea concavă (interioară) mai mare
decât cea de pe partea convexă (exterioară) și a unei temperaturi diferite de cea de la montaj.
c) zona de etanșare este zona care prezintă contact simultan al garniturii, pe ambele
fețe, cu suprafețele de etanșare;
d) calculele se vor efectua utilizând dimensiunile corectate ale flanșei, prin luarea în
considerare a adaosului pentru condițiile de exploatare.
Flanșa anali zată este de tip integral – tip BX. Fața flanșei pe partea inelului de etanșare
trebuie să fie ori plană, ori cu guler – pentru flanșele tip B și doar cu guler – pentru flanșele tip
BX, ele fiind complet prelucrate. Suprafața de așezare a piuliței trebuie să fie paralelă cu fața
flanșei.
Abaterea admisă este de maxim un grad.
Conexiunile cu flanșe tip B sau BX pot fi executa te cu canalele pentru inelele de etanșare
placate pentru rezistența la coroziune.
Suprafața canalului inelului de etanșare – suprafețele înclinate la 23° ale canalelor trebuie
să fie finisate la o rugozitate 𝑅𝑎=max 1,6 𝜇𝑚 pentru flanșele tip B și la o rugozitate 𝑅𝑎=
max 0,8 𝜇𝑚 pentru flanșele tip BX.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 26 Conexiuni de capăt și de ieșire cu prezoane – cele două tipuri de conexiuni cu prezoane,
B și BX, sunt similare cu conexiunile cu flanșe, cu următoarele excepții : dimensiunile pentru
conxiunile cu prezoane trebuie să fie conform standardelor ca diametru de trecere, diametrul
cercului găurilor pentru prezoane, diametrul exterior și dimensiunea canalul ui pentru inelul de
etanșare.
Fața conexiunii cu prezoane – trebuie să fie plană pentru conxiunea tip B și plană sau cu
guler pentru conexiunea tip BX și trebuie să fie complet prelucrată.
Găuri pentru prezoane – adâncimea minimă a filetului activ trebuie să fie egală cu
diametrul prezonului.
Conexiunile cu flanșe sunt de tipul cu inel metalic de etanșare și sunt concepute în două
forme constructive:
– conexiuni cu flanșe tip B – concepute fără strângere față pe față;
– conexiuni cu flanșe tip BX – concepute cu strângere față pe față.
Conxiunile cu flanșe B și BX pot fi utilizate ca flanșe integrale și ca f lanșe oarbe.
Acestea sunt destinate a se utiliza la dimensiunile nominale și presiunile de lucru, așa cum
se prezintă în tabelul 2. 3.
Tabelul 2.3 Dimensiunile nominale și presiunile de lucru ale conexiunilor cu flanșe [11]
Presiunea de lucru [MPa] Dimensiuni nominale ale conxiunilor cu flanșe [mm]
Tip B Tip BX
14 52…540 680
21 52…527 680
35 52…280 346 ÷ 540
70 46 ÷ 540
105 46 ÷ 476
140 46 ÷ 346
În figura 2.2 se prezintă geometria flanșei de legătură inferioară, ce intră în componența
prevenitorului de erupție.
De asemenea, figura 2.3 prezintă schema conexiunii cu prezoane.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 27
Fig. 2. 2 Flanșă integrală tip BX, mărimea 7 1/16 D n 180
256 min. 39
CAPAC
PREVENITORM39x3
Fig. 2. 3 Conexiune cu prezoane
Dimensiunile de bază ale flanșei integrale tip BX sunt cele prezentate în tabelul 2. 4.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 28 Tabelul 2.4 Dimensiunile de bază ale flanșei [11]
Mărimea 7 1/16
Dimensiunea nominală [mm] 180
Diametrul găurii de trecere [mm] 180
Diametrul exterior [mm] 480
Toleranța la diametrul exterior [mm] ±2,5
Teșitura maximă la 45° [mm] 6
Diametrul gulerului [mm] 301,2
Înălțimea gulerului [mm] 10
Grosimea totală [mm] 104
Diametrul mare al gâtului [mm] 301,8
Diametrul mic al gâtului [mm] 254
Lungimea gâtului [mm] 95
Raza gâtului [mm] 16
Dimensiunile găurilor pentru prezoane sunt prezentate în tabelul 2. 5.
Tabelul 2.5 Dimensiunile găurilor pentru prezoane [11]
Diametrul cercului găurilor [mm] 403,4
Numărul de găuri 8
Diametrul găurilor [mm] 42
Toleranța la diametrul găurilor [mm] ±1,2
Dimensiune a filetului [mm] M 39×3
Lungime a minimă [mm] 295
La dimensionarea prezoanelor și a garniturilor , aria minimă necesară a secțiunilor
transversale ale șuruburilor (prezoanelor), 𝐴𝑛𝑒𝑐 , trebuie să satisfacă următoarele cerințe :
a) să prevină pierderea etanșeității (de fluid) în timpul exploatării:
𝐴𝑒𝑓≥𝐴0 , unde: (2.18)
𝐴𝑒𝑓 – aria totală efectivă a secțiunilor transversale ale prezoanelor, determinată la fundul
filetului sau în zona celui mai mic diametru [ 𝑚2];
𝐴0 – aria totală a secțiunilor transversale ale șuruburilor (prezoanelor) la fundul filetului
sau în zona celui mai mic diametru, necesară în condiții de exloatare [ 𝑚2];
b) să se realizeze strângerea garniturii cu o presiune specifică q, în condițiile de
strângere :
𝐴𝑒𝑓≥𝐴𝑞 , unde: (2.19)
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 29 𝐴𝑞 – aria totală a secțiunilor transversale ale prezoanelor, det erminată la fundul filetului
sau în zona celui mai mic diametru, necesară în condiții de exploatare [ 𝑚2].
În același timp, aria efectvă 𝐴𝑒𝑓 trebuie să nu depă șească o anumită valoare limită, în caz
contrar existând pericolul strivirii garniturii în ti mpul strângerii, ace astă condiție fiind exprimată
analitic prin:
𝐵0≥𝐵𝑚𝑖𝑛 , unde: (2.20)
𝐵0 – lățimea de strângere a garniturii [ 𝑚];
𝐵𝑚𝑖𝑛- valoarea minimă a lățimii de strângere a garniturii [ 𝑚].
Pentru satisfacerea acestei condiții ( 𝐵0≥𝐵𝑚𝑖𝑛), se vor verifica fie 𝐴𝑒𝑓, fie 𝐵0.
Conexiunile cu flanșe sau cu prezoane tip BX utilizează inele de etanșare tip B X.
Dimensiunile inelelor tip BX trebuie să fie conform datelor de pe desen.
Inelele de etanșare au o zonă limitată de interferență pozitivă, care asigură îmbinarea
etanșă a inelelor în canalele flanșelor.
Aceste inele nu vor fi refolosite la o nouă îmbinar e.
18,62
Ø3
Ø237,92Ø235,2815,9823°±15' 23°±15' +0,1
-0
+0
-0,15±0,05+0,15
-0
18,62+0,1
-023,39Ø241,83
r = 0,823°±15' 23°±15' +0,1
-0
+0,5
-011,18+0,1
-0
r = 0,8
r = 0,8
1,5×45° max
Fig. 2. 4 Inel metallic de etanșare tip BX și canal
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 30 Inelul metalic de etanșare tip B X prezintă următoarele caracteristici:
Tabelul 2. 6 Caracteristicile inelului metalic de etanșare tip BX 156 S 316 -4 [11]
Numărul inelului B x 156
Dimensiunea nominală 7 1/16 in
180 mm
Diametrul exterior 237,92 mm
Înălțimea 18,62 mm
Lățimea 18,62 mm
Diametrul feței frontale 235,28 mm
Lățimea feței frontale 15,98 mm
Diametrul găurii 3 mm
Raza 2 mm
Dimensiunile canalului sunt prezentate în tabelul 2. 7.
Tabelul 2. 7 Dimensiunile canalului [11]
Adâncimea 11,18 mm
Diametrul exterior 241,83 mm
Lățimea 23,39 mm
În figura de mai jos se prezintă schema canalelor pentru inele în vederea pre lucrării de
degroșare.
23°±30' +0,750
-0D8
F1+0,750
-0
min. 3,2 E1+0,750
-02,5
2,5 r = 1,5
Fig. 2. 5 Detaliu pentru prelucrarea de degroșare a canalelor pentru inele, rezistente la coroziune
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 31
2.4 Dimensionarea sistemului de zăvorâre a capacului
Dimensionarea sistemului de zăvorâre a capacului se face conform API 16A, în funcție de
presiunea de probă a prevenitorului de erupție și de geometria sistemului de etanșare al
pistonului. În figura 2. 6 este prezentată secțiunea sistemului de zăvorâre a ca pacului și se
regăsesc diametrele utilizate în cadrul calculului.
Fig. 2. 6 Sistemul de zăvorâre a capacului
Sistemul de zăvorâre a capacului se dimensionează făcându -se următoarele ipoteze de
calcul :
I. forța dezvoltată de presiunea pentru probă în sondă :
𝑃𝑝𝐼=𝜋
4𝐷𝑛2𝑝𝑝, unde: (2.21)
𝑝𝑝 – presiunea de probă;
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 32 II. forța dezvoltată de presiunea de probă în prevenitorul închis complet , fără bac cu flanșe
oarbe de obturare a capacului și corpului , se stabilește în funcție de diametrul maxim de etanșare
în capac :
𝑃𝑝𝐼𝐼=𝜋
4𝐷𝑒2𝑝𝑝 , unde: (2.22)
𝑝𝑝 – presiunea de probă;
𝐷𝑒 – diametrul maxim de etanșare în capac;
III. forța dezvoltată de presiunea de lucru a prevenitorului de erupție asociată cu presiunea
maximă de comandă hidraulică la deschidere :
𝑃𝑝𝐼𝐼𝐼=𝜋
4(𝑝𝑛𝐷𝑛2+𝑝𝑣𝐷𝑑2) , unde: (2.23)
𝑝𝑛 – presiunea nominală de lucru;
𝑝𝑣 – presiunea maximă de acționare hidraulică ;
𝐷𝑛 – diametrul de etanșare piston;
𝐷𝑑 – diametrul pistonului de comandă .
Dimensionarea sistemului de zăvorâre a l capacului se face pentru ipoteza de calcul care
conduce la solicitări maxime.
În figura 2. 7 este prezentată schema zăvorului folosită la verificarea sistemului de
zăvorâre a capacului la contactul cu corpul prevenitorului.
D”2
Di
D2
Fig. 2. 7 Schița zăvorului
• Verificarea zăvorului la contact cu corpul se face la presiunea de probă în prevenitorul
închis complet, fără bac, cu flanșe oarbe de obturare a capacului și corpului :
𝑞𝑐𝑐=4𝑃𝑝𝐼𝐼
𝜋(𝐷12−𝐷62) (2.24)
𝑃𝑝𝐼𝐼 – forța dezvoltată de presiunea de probă în prevenitorul închis complet ;
𝑞𝑐𝑐− este presiunea maximă .
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 33 • Verificarea zăvorului la contact cu dinții :
Presiunea dezvoltată de forța maximă de calcul, în acest caz, este invers proporțională cu
numărul de dinți al zăvorului, z:
𝑞𝑐𝑧=4𝑃𝑝𝐼𝐼
𝜋𝑧(𝐷𝑖2−𝐷2”2)𝑘𝑠 (2.25)
Această construcție de prevenitor de erupție are z = 5 dinți .
𝑘𝑠 – coeficient de simultaneitate funcție de precizia piesei; 𝑘𝑠=0,70÷0,76; se alege
𝑘𝑠=0,76.
• Verificarea dinților zăvorului la forfecare :
Tensiunea de forfecare care apare este determinată în funcție de forța dezvoltată de
presiunea de probă în prevenitorul montat complet , de pasul dinților zăvorului, de înălțimea
dinților și de coeficientul de geometrie al dinților :
𝜏=𝑃𝑝𝐼𝐼
𝑧𝜋𝐷2”𝑦𝑝𝑘𝑠 (2.26)
p – pasul dinților zăvorului;
y – coeficient ul de geometrie al dinților;
𝑦=𝐻
𝑝 (2.27)
H – înălțimea dinților.
• Verificarea danturii zăvorului la încovoiere :
Tensiunea de încovoiere este, de asemenea influențată de forța dezvoltată de presiunea de
probă în prevenitorul montat complet :
𝜎𝑖=3𝑃𝑝𝐼𝐼(𝐷2−𝐷2”)
2𝑧𝐷2”(𝑦𝑝)2𝑘𝑠 (2.28)
Coeficientul de siguranță la probă a danturii față de limita de curgere a oțelului
30CrNiMo8 îmbunătățit (capac):
𝑐=𝜎𝑐
𝜎𝑖 (2.29)
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 34 • Verificarea la tracțiune a corpului prevenitorului în zona de zăvorâre :
Tensiunea la tracțiune este:
𝜎𝑡=4𝑃𝑝𝐼𝐼
𝜋(𝐷52−𝐷32)𝑘𝑐 , unde: (2.30)
𝑘𝑐 – coeficient de creștere a sarcinii efective datorită orificiilor de montare a șuruburilor
de fixare a zăvoarelor:
𝑘𝑐=𝜋𝐷5𝑛
𝜋𝐷5𝑛−𝜋𝑑1 , unde: (2.31)
𝑑1 – diametrul găurilor ce slăbesc zona de rezistență a corpului .
• Verificarea gulerului de fixare a zăvoarelor în corp :
Se echivalează soluția cu o placă circulară cu găuri, încastrată pe conturul exterior, cu
sarcina uniform repartizată pe conturul interior.
Tensiunea maxim ă este dat ă de formula:
𝜎𝑚𝑎𝑥 =𝑘𝑞𝑎2
𝐻2 sau 𝜎𝑚𝑎𝑥 =𝑘𝑝
𝐻2 , (2.32)
după cum sarcina este uniform distribuită pe toată suprafața plăcii sau este concentrată de -a
lungul conturului plăcii.
Valorile numerice ale factorului k, pentru mai multe valori ale raportului 𝑎
𝑏 și pentru
coeficientul lui Poisson 𝜈=0,3, sunt prezentate în tabelul 2.8.
Deplasările maxime, în aceleași cazuri, sunt date de relațiile:
𝑤𝑚𝑎𝑥 =𝑘1𝑞𝑎4
𝐸𝐻3 sau 𝑤𝑚𝑎𝑥 =𝑘1𝑝𝑎2
𝐸𝐻3 (2.33)
Tabelul 2.8 Valorile numerice ale coeficienților 𝑘 și 𝑘1 [11]
𝑎
𝑏=1,25 𝑎
𝑏=1,5 𝑎
𝑏=2 𝑎
𝑏=3 𝑎
𝑏=4 𝑎
𝑏=5
𝑘=0,194 𝑘=0,320 𝑘=0,454 𝑘=0,673 𝑘=1,021 𝑘=1,305
𝑘1=0,00504 𝑘1=0,0242 𝑘1=0,0810 𝑘1=0,172 𝑘1=0,217 𝑘1=0,238
Tensiunea maximă efectivă în guler:
𝜎𝑚𝑎𝑥 =𝑘𝑃𝑝𝐼𝐼
𝐻2 (2.34)
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 35 Coeficientul de siguranță la probă față de limita de curgere:
𝑐=𝜎𝑐𝑥
𝜎𝑚𝑎𝑥 (2.35)
• Verificarea șuruburilor de blocare a zăvoarelor :
Șuruburi le sunt de tipul M60x3 .
Tensiunea axială transmisă la un zăvor:
𝑃𝑐≅𝑃𝑝𝐼𝐼
𝑧2 (2.36)
𝑧2− număr de zăvoare; 𝑧2=16.
Tensiunea radială :
𝑃𝑅20=𝑃𝑐𝑡𝑔20 (2.37)
20° 50°
2,775
p = 26H = 23,25Ø 853 (Di )
Ø 854 (D2)
Ø 827 (D”2)
Ø 828
PC
Fig. 2. 8 Elementele geometrice ale șuruburilor M60x3
Pentru prevenitorul de erupție vertical HA 7 1/16×10000, se modifică forma pistonului
conic în vederea măririi eficienței la închiderea totală prin creșterea gradului de comprimare a
bacului.
Volumu l suplimentar de comprimare la cursa totală a bacului :
𝑉𝑐=1
3𝜋ℎ[(𝑅12+𝑟12+𝑅1𝑟1)−(𝑅22+𝑟22+𝑅2𝑟2)] (2.38)
ℎ – cursa pistonului la închiderea totală .
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 36 Volumul de comprimare la cursa totală crează o rezervă la închidere echivalentă unui
cilindru de circa 5,5 cm pe cursa de 170 mm.
Această modificare constructivă reprezintă o îmbunătățire funcțională, mărindu -se
capacitatea de etanșare la închidere totală.
• Determinarea presiunilor de acționare hidraulică pentru închiderea bacului
Volumul de fluid pentru închiderea totală, la cursa completă este dat de relația :
𝑉=𝜋
4(𝐷𝑒𝑝2−𝐷𝑖𝑝2)𝑐, (2.39)
iar volumul de fluid pentru deschidere este:
𝑉=𝜋
4(𝐷𝑒𝑝2−𝐷𝑝2)𝑐 (2.40)
Calculele referitoare la dimensionarea sistemului de zăvorâre a capacului sunt realizate în
programul Mathcad și apar în Anexa 2.
2.5 Sistemele de etanșare ale prevenitorului
Dispozitivul de etanșare este folosit pentru a asigura gradul necesar de etanșeitate al
asamblărilor fixe sau mobile ale pieselor sau subansamblelor mașinilor și mecanismelor.
Funcționarea corespunzătoare a dispozitivelor de etanșare influențează esențial fiabilitatea
mașinilor ș i mecanismelor în care sunt montate.
Proiectarea unei etanșări presupune rezolvarea următoarelor probleme principale :
– excluderea scugerilor mediului etanșat;
– excluderea pătrunderii impurităților în spațiul interior al mașinii sau
mecanismului;
– asigurarea simplității constructive a dispozitivului și a demontării acestuia.
Ținând cont de presiunea de lucru și de mediul în care se lucrează, se aleg garniturile
corespunzătoare.
Pentru proiectarea unei etanșări corespunzătoare cu inele „0”, este necesar să se ț ină
seama de dimensiunile locașelor de montaj, de jocurile maxime admisibile, de finisarea
suprafețelor, de destinația etanșării , etc. .
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 37 În cazul presiunilor mari, se poate ajunge la extruziunea inelelor între piesele de metal.
Pentru evitarea acestei situ ații, se recomandă:
– folosirea de inele de reazem pentru i nelele „0” la presiuni peste 10 𝑀𝑃𝑎 ;
– diminuarea jocurilor între piesele metalice.
Concluzii:
În cadrul capitolului 2 s-au ales materialele corespunzătoare execuției elementelor
principale ale prevenitorului de erupție, s -a realizat dimensionarea corpului prevenitorului, a
flanșelor de legătură și a sistemului de zăvorâre a capacului. De asemenea, s -au evidențiat câteva
elemente și probleme principale ale proiectării etanșării prevenitorului de erupție vertical.
În capitolul ce urmează , vor fi prezentate elementele de calcul a principalelor componente
ale schemei hidraulice.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 38 3. NOȚIUNI DE CALCUL A PRINCIPALELOR ELEMENTE
ALE SCHEMEI HIDRAULICE
3.1 Generalități. Principiul de funcționare
Comanda hidraulică are ca destinație producerea, acumularea și distribuția energiei
hidraulice sub formă de fluid sub presiune, în scopul acționării independente a șase dispozitive de
închidere în cadrul instalațiilor de prevenire a erupțiilor acționate hidraulic, după cum urmează:
– un prevenitor vertical cu bac inelar (universal) ;
– trei prevenitoare orizontale simple (cu bacuri plate);
– două robinete acționate hidraulic din componența manifoldului de erupție.
Comanda hidraulică se compune din următoarele subansamble principale :
– grup de presiune;
– pupitru de comandă;
– set de conducte montate pe sănii, conducte cu racorduri și conducte articulate, de
montaj;
– set normal cu piese de schimb;
– set scule;
– burduf de rezervă, acumulator hidropneumatic.
Comanda hidraulică se caracterizează printr -un înalt grad de eficacitate, siguranță în
funcționare, montare rapidă și manipulare comodă.
3.2 Stabilirea datelor de proiectare și dimensionarea conductelor de ac ționare
Datele de proiectare sunt:
– presiunea maximă – 14 MPa ;
– presiunea minimă – 6 MPa ;
– volumul nominal al acumulatorului hidropneumatic – 320 l;
– dimensiunile conductelor de acționare;
– volumul disponibil de ulei: de la presiunea de 14 𝑀𝑃𝑎 la 6 𝑀𝑃𝑎 este de 183 l, rezultă
debitul 𝑄=183
5=36,6 𝑙/𝑚𝑖𝑛;
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 39 – timpul maxim de umplere a acumulatorului, de la 6 𝑀𝑃𝑎 la 14 𝑀𝑃𝑎 este de maxim 6
min, adopt 𝑡=5 𝑚𝑖𝑛.
Pentru dimensionarea conductelor de acționare se va folosi relația:
𝑄=𝑣𝐴 , unde: (3.1)
𝑄 – debitul de ulei [ 𝑚3/𝑠];
𝑣 – viteza uleiului [ 𝑚/𝑠];
𝐴 – aria secțiunii transversale a conductelor de acționare [ 𝑚2].
𝐴=𝑄
𝑣 (3.2)
𝐴=𝜋𝑑2
4=>𝑑=√4𝐴
𝜋=>𝑑=√4𝑄
𝜋𝑣 (3.3)
Viteza uleiului se adoptă în funcție de viteza lichidului în c onductă:
𝑣=(2,1…5,0) 𝑚
𝑠
Se adoptă 𝑣=5 𝑚
𝑠 și rezultă: 𝑑=12,7 𝑚𝑚.
3.3 Calculul de alegere a principalelor elemente ale schemei hidraulice
1. Grupul de presiune
Grupul de presiune are ca destinație producerea, acumularea și distribuția uleiului sub
presiune pentru închiderea și deschiderea prevenitoarelor de erupție și a robinetelor aferente.
Acesta este plasat într -o baracă metalică sau într -o încăpere închisă, la 30 m de gura sondei.
În funcție de presiunea maximă de 14 MPa și debitul ales anterior, se alege pomp a triplex
cu plungere tip 3PU-20 cu:
– presiunea nominală – 21 MPa ;
– debitul nominal – 36,8 l/min ;
– turația arborelui de antrenare – 500 rot/min ;
– modul de ungere – prin barbotaj;
– lubrifiant – ulei T90 EP2 , API GL -4 [22].
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 40 Pompa triplex cu plungere PU-20 este un ansamblu compact, având corpul hidraulic,
arborele cotit și bielele executate din oțel forjat, iar carcasa în construcție turnată, ceea ce îi
conferă o mare rigiditate.
Calculul de alegere al motorului se realizează plec ându-se de la parametrii funcționali
debitul de ulei determinat anterior și presiunea maximă de calcul:
𝑄=36,8𝑙
𝑚𝑖𝑛=0,00061 𝑚3
𝑠
𝑝=14𝑀𝑃𝑎
ղ=0,85
Din rela ția de calcul a randamentului , rezultă puterea motorului:
𝑃𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 =𝑝∙𝑄
ղ (3.4)
Se alege motorul electric asincron în scurt -circuit, în construcție închisă, cu 𝑃=11 𝑘𝑊,
la 𝑛=1450 𝑟𝑜𝑡/𝑚𝑖𝑛 printr -o transmisie elastică cu curele trapezoidale [10].
• Acumulatorul hidropneumatic
Sunt utilizate trei tipuri diferite de acumulatori:
– tip separator;
– tip flotant ghidat cilindric;
– tip flotant ghidat sferic.
Tipul separator este recomandat pentru o siguranță maximă și este disponibil în
dimensiuni cuprinse între 0.0245 litri până la 42 litri și pentru presiuni de lucru de la 20.7 MPa
până la 41.4 MPa . Intervalul temperaturii de funcționare este -34 ° C până la 85 ° C [3].
O capacitate adecvată a acumulatorului este necesară pentru o funcționare fiabilă a
fiecărui BOP și, în special, a celor din cadrul instalațiilor de sub nivelul mării.
Prin calcularea unei capacități reale de acumulare a fluidului de lucru conform ecuației de
stare pentru gazul real și presupunând că expansiunea azotului este o schimbare politropă a stării,
se obțin parametrii mai exac ți ai volumului utilizabil al fluidului de lucru.
Acest lucru este foarte important în condițiile extreme ale câmpului, cum ar fi situația în
care echipamentul funcționează sub presiuni ridicate ale găurilor.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 41 Pentru acumularea energiei hidraulice, grupul de presiune este echipat cu un acumulator
hidropneumatic AB-320, cu un volum nominal de 320 l [23].
Acumulatorul hidropneumatic AB-320 este de tip sferic, având membrană de aspir ație
între gaz și lichid, ceea ce exclude posibilitatea pierderii gazului prin dizolvarea în lichid sau în
cursul descărcării lichidului din acumulator.
Acumulatorul este prevăzut cu dispozitiv de încărcare cu azot și control periodic a
presiunii azotului, fiind în acest scop echipat cu manometru și robinet de izolare.
În figura 3.1 sunt prezentate elementele componente ale acumulatorului hidropneumatic.
Fig. 3.1 Acumulator hidropneumatic
1 – ventil de alimentare cu azot; 2 – capac; 3 – corp; 4 – membrană elastică; 5 – capac inferior; 6 – conductă de ulei.
Acumulatorul, pentru a fi pregătit de lucru, trebuie să aibă camera elastică umplută cu gaz
la presiune a dorită, astfel că, în această situație, recipientul ocupă întregul volum al
acumulatorului, apasă supapa și o închide, rolul acesteia fiind de a permit e ieșirea camerei
elastice prin orificiul de racordare la instalația hidrostatică și detensionarea ei.
La părunderea lichidului sub presiune în acumulator, supapa este ridicată de pe scaun și
camera elastică își micșorează volumul, corespunzător presiunii introduse.
La ieșirea lichidului sub presiune, camera elastică se dilată și îl evacuează pe acesta în
sistemul hidrostatic unde este racordat acumulatorul.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 42 Materialul corpului și părțile componente trebuie să fie impermeabile pentru fluidele de
lucru la pr esiunea 1,5 𝑝𝑛 și să reziste la presiunea de rupere 𝑝𝑟>3𝑝𝑛.
Piesele din cauciuc trebuie să reziste la temperatura minimă de 90 ℃.
Gazul utilizat pentru umplerea camerei elastice este de obicei azotul. Este interzis a se
umple cu oxigen camera elastică din cauza pericolului de explozie.
Determinarea razei acumulatorului
Acumulatorul hidropneumatic trebuie să asigure un volum de lucru egal cu volumul
nominal.
Se cunosc:
– volumul nominal – 320 l;
– presiunea maximă – 14 MPa ;
– presiunea pernei de azot – 6 MPa .
𝑉𝑡=𝑉𝑔+𝑉𝑙 , unde: (3.5)
𝑉𝑡 – volumul total;
𝑉𝑔 – volumul gazului;
𝑉𝑙 – volumul lichidului.
𝑉𝑔=1
2 𝑉𝑡=> 𝑉𝑙=1
2 𝑉𝑡 (3.6)
𝑉𝑡=2𝑉𝑙=2𝑉𝑛 , unde: (3.7)
𝑉𝑛 – volumul nominal
𝑉𝑡=4
3𝜋𝑅3 unde: (3.8)
R – raza acumulatorului
=>𝑅=√3𝑉𝑡
4𝜋3 (3.9)
Rezultatele calculelor corespunzătoare acestui subcapitol sunt prezentate în Anexa 3 ,
aceasta fiind realizată prin intermediul programului Mathcad .
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 43 2. Supapa de siguranță
Supapele de siguranță asigură protecția circuitului împotriva suprapresiunilor. Ventilul de
siguranță intră în funcțiune automat în cazul unei defecțiuni sau reglări greșite a manometrului cu
contacte.
Supapele de presiune sunt închise atâta timp cât presiunea 𝑝1 nu atinge întâmplător o
presiune 𝑝′1>𝑝1,𝑚𝑎𝑥 admisibilă, moment în care supapa se deschide, deplansându -se pe o
anumită distanță, astfel că, prin trecerea uleiului prin supapă spre rezervor, 𝑝′1 se micșorează,
supapa închizându -se.
Presiunea de descărcare este: 𝑝=15±1 𝑀𝑃𝑎 .
Simbolul supapei de siguranță este prezentat în figura 3.2 .
Fig. 3.2 Simbolul supapei de siguranță
Aparatul se compune din corp, capac, supapă și sistemul de acționare asupra supapei.
În general, ventilul de siguranță se montează direct pe recipientul stabil sub presiune.
Când presiunea din recipient depășește valoarea maximă impusă, se învinge forța din resort și
supapa se ridică de pe scaunul său, dând posibilitatea aerului comprimat să fie evacuat în
atmosferă. Debitul de aer comprimat evacuat în atmosferă treb uie să fie mai mare decât debitul
de aer comprimat refulat de compresor în recipient. Când presiunea din recipient scade sub
valoarea minimă impusă, resortul aduce supapa în poziția inițială, obturând orificiul de trecere a
aerului comprimat.
3. Alegerea dis tribuitoarelor cu patru căi pentru acționarea prevenitoarelor
Distribuitoarele se aleg în funcție de presiunea maximă de lucru și diametrul conductelor
de legătură: ∅=1/2”.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 44 Distribuitoarele telecomandate hidraulic cu patru căi au ca scop distribuția lichidului sub
presiune în camerele de închidere sau deschidere ale prevenitoarelor de erupție și robinetelor
hidraulice aferente.
Distribuitorul are două poziții :
– poziția „ deschis ”, când orificiul de alimentare I este în legătură cu orificiul 𝐸2;
– poziția „ închis ”, când orificiul de alimentare I este în legătură cu orificiul 𝐸1.
Distribuitoarele se aleg în fun cție de debit și presiune.
Simbolul distribuitorului cu patru căi este prezentat în figura 3.3 .
Fig. 3. 3 Simbolul distribuitorului cu patru căi
Se alege distribuitorul hidraulic cu patru căi G ½ x 140 [22].
4. Uleiul de acționare și filtrul de ulei
• Lichidele vehiculate în circuitele energetice și de coman dă ale transmisiilor
hidraulice suferă ciclic variații importante de presiune, viteză și temperatură, vin în contact cu
diverse materiale și pot fi expuse câmpului electromagnetic.
Condițiile dificile de utili zare impun lichidelor funcționale următoarele cerințe :
– să nu înghețe la temp eraturi scăzute ( -46℃…84 ℃);
– calități lubrefiante – asupra componentelor în mișcare și să se evite scurgerile;
– vâscozitate acceptabilă în orice condiții de funcționare ale sistemu lui;
– proprietăți fizice și chimice stabile – să nu cauzeze coroziunea;
– comp atibilitate cu materialele sistemului;
– stocare și manipulare simplă [3].
Pentru transmis ia hidraulică considerată, se ad optă uleiul de trasformator Tr30 , conform
STAS 811 -83.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 45 • Filtrele sunt elemente hidraulice care asigură puritatea mediului hidraulic.
Prezintă o importanță deosebită pentru funcționarea corespunzătoare a sistemului hidraulic și,
mai ales pentru fiabilitatea acestuia.
Incluziunile mecanice (metalice, rezultate ale eroziunii sau abraziunii), precum și cele
chimice (rezultate ale oxidării lichidului), ajungând în suprafețele active ale diverselor elemente,
înrăutățesc regimul de ungere, duc la înțepeniri sau uzuri neunifo rme ale elementelor active,
precum și la corodarea și oxidarea acestor elemente.
Funcțiile principale ale filtrului sunt:
– capacitatea de filtrare, adică de a reține particulele;
– posibilitatea de curățire periodică;
– capacitatea de funcționare un timp îndelu ngat.
Construcția filtrelor hidraulice
Din punct de vedere constructiv, filtrele hidraulice sunt alcătuite din:
– corpul filtrului, format din capul filtrului și capac;
– elementul filtrant;
– elemente le auxiliare (sesizor se îmbâcsire, supapă de ocolire).
Filtrele se construiesc în funcție de utilajul pe care se montează și în funcție de rolul lor în
cadrul instalației hidraulice.
Filtrele hidraulice montate pe conducta de aspirație a pompei (F.A.) servesc la protejarea
pompelor împotriva contaminanților din rezervorul de ulei, care prin pătrunderea în pompă, ar
putea afecta buna ei funcționare.
Elementul filtrant este alcătuit din sita metalică.
Finețea de filtrare a acestor filtre este cuprinsă în tre 40 și 300 𝜇𝑚. Se evită o finețe de
filtrare prea mică, pentru a preîntâmpina fenomenul de cavitație ce ar putea apărea în pompă.
Există însă firme, care pentru a proteja și mai mult pompa, recomandă pentru F.A. o finețe
de filtrare de până la 25 𝜇𝑚. Căderea de presiune admisă de F.A. este cuprinsă între 0,001 și 0,05
𝑀𝑃𝑎 .
În funcție de poziția lor față de rezervorul de ulei, F.A. pot fi:
– complet imersate (sorburi);
– pe rezervor (cazul considerat, prezentat în figura 3. 4).
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 46
Fig. 3.4 Schema hidraulică cu filtru de aspirație pe rezervor
1 – motor hidraulic liniar; 2 – distribuitor cu două poziții și patru căi; 3 – pompă; 4 – filtru; 5 – rezervor; 6 – supapă
limitatoare de presiune; 7 – supapă de sens unic; 8 – manovacuumetru.
Filtrul se alege în funcție de debitul de fluid.
Concluzii:
În capitolul 3 a fost prezentat principiul de funcționare a elementelor schemei hidraulice,
s-au realizat dimensionarea conductelor de acționare și calculul de alegere a principalelor
elemente ale schemei hidraulice.
În capitolul 4 vor fi prezentate aspectele economice ale prevenitorului de erupție, avându –
se în vedere stabilirea prețului prevenitoru lui de erupție vertical, cu bacuri inelare și analiza
pragului de rentabilitate.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 47 4. MODALITATEA DE STABILIRE A PREȚULUI
PREVENITORULUI DE ERUPȚIE ȘI ANALIZA PRAGULUI DE
RENTABILITATE
4.1 Prețul prevenitorului de erupție vertical cu bacuri inelare
Prețul reprezintă unul dintre cei patru piloni ai mixului de marketing care se distinge de
ceilalți prin faptul că favorizează încasarea veniturilor de către firmă, iar celelalte variabile
generează costuri. Astfel, stabilirea prețului are o importanță maj oră pentru activitatea de
marketing a oricărei firme și rămâne un element fundamental al mixului de marketing prin
impactul său asupra cotei de piață și asupra rentabilității firmei.
Prețul se află în relații strânse cu toate variabilele care alcătuiesc mi xul de marketing . Astfel,
prețul intervine ca element de contact și armonizare între produs și mediul căruia i se adresează, între
ofertă și cerere [ 9].
Astfel, agentul economic, având calitatea de producător, își manifestă contribuția la
formarea prețurilor de consum prin participarea la determinarea ofertei de piață, care devine un
element esențial al acestui proces.
Decizia asupra cantității oferite este adoptată în urma unei duble analize , tehnice și
economice , privind posibilitățile de combinar e a factorilor de producție, adică pe baza cercetării
funcției de producție, pe de o parte, și a funcției costurilor, pe de altă parte.
Prețul constituie rezultatul confruntării intereselor economice ale purtătorilor cererii și
ofertei care depind în spec ial de utilitatea bunului ce urmează a fi achiziționat de cumpărător, pe
de o parte, și de costul de producție, respectiv consumul de factori necesari producerii bunului
oferit, pe de altă parte.
Costul produsului se calculează cu relația:
𝐶𝑝=𝐶𝑠+𝐶𝑟+𝐶𝑅𝑠+𝐶𝑅𝑖 (4.1)
unde: Cp – costul produsului; Cs – cheltuielile totale pe secții; Cr – cheltuielile cu retribuția directă;
CRs – cheltuielile cu regia de secție; CRi – cheltuielile cu regia de întreprindere.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 48 • Cheltuielile totale pe secții se calculează cu relația:
𝐶𝑠=𝐶𝑚+𝐶𝑐=77899,849 lei (4.2)
unde: Cm – cheltuielile materiale directe; Cc – cheltuielile cu secțiile colaboratoare.
Cheltuielile materiale și cheltuielile cu secțiile colaboratoare sunt prezentate în tabelul
4.1, respectiv în tabelul 4.2:
Tabelul 4.1 Cheltuieli materiale
Materiale consumate Preț unitar [lei]
Prelucrare materiale 9053,918
Instalație de comandă hidraulică 21889,801
Vopsele 154,215
Electrozi 123,584
Butelii azot 2,402
Elemente rodaj 72,611
Ulei 494,414
Cost total materiale 31790,945
Tabelul 4.2 Cheltuieli cu secțiile colaboratoare
Denumirea operației Preț unitar [lei]
Forjare 6709,962
Materiale turnate din oțel 17943,044
Materiale turnate din fontă 740,466
Materiale turnate neferoase 2061,220
Tratament e termice 4661,911
Acoperiri materiale dure 4194,918
Modele pentru piese turnate 9437,397
Alte secții colaboratoare 359,986
Cost total materiale 46108,904
• Cheltuielile cu retribuția directă se calculează cu relați a:
𝐶𝑟=∑∑𝑡𝑖𝑗∙𝑟𝑚ℎ
𝑗 𝑖 (4.3)
unde: 𝑡𝑖𝑗- este timpul de muncă necesar efectuării operației i la reperul j, (ore);
𝑟𝑚ℎ- este retribuția medie orară, (lei /oră).
𝑡𝑖𝑗=322 𝑜𝑟𝑒; 𝑟𝑚ℎ=8,790 lei/oră
𝐶𝑟=2830 ,434 𝑙𝑒𝑖
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 49 • Costul regiei de secție se calculează cu relația:
𝐶𝑅𝑠=(𝐶𝑟+𝐶𝐴𝑆 +𝐶𝐴𝑆𝑆 +𝐶𝐴𝑀 +𝐼𝑚𝑝 𝑝𝑓)∙𝑅𝑠 (4.4)
unde: CAS – contribuția angajatorului la Asigurările So ciale:
𝐶𝐴𝑆 =25% ∙𝐶𝑟=707 ,609 𝑙𝑒𝑖
CASS – contribuția angajatorului la Asigurările Sociale de Sănătate:
𝐶𝐴𝑆𝑆 =10% ∙𝐶𝑟=283 ,044 𝑙𝑒𝑖
CAM – contribuția angajatorului pentru Asigurarea de Muncă:
𝐶𝐴𝑀 =2,25% ∙𝐶𝑟=63,685 𝑙𝑒𝑖
𝐼𝑚𝑝 𝑝𝑓 – impozitul pe venitul salariatului:
𝐼𝑚𝑝 𝑝𝑓 =10% ∙𝐶𝑟=283 ,044 𝑙𝑒𝑖
𝑅𝑠 – regia se secție prin care se iau în considerație toate cheltuielile care se fac în secție
pentru obținerea produsulu i; se determină de serviciul contabilitate, iar valori uzuale pentru
secțiile de prelucrări mecanice sunt Rs = 300 .. . 500%, în funcție de complexitatea dotărilor și de
mărimea secției, iar pentru secțiile de tratamente termice, deform ări plastice, tunătorie Rs = 400 ..
.600%. Se adoptă: Rs = 400 % [5].
=> 𝐶𝑅𝑠=4167 ,816 ∙400% =16671 ,264 𝑙𝑒𝑖
• Costul regiei de întreprindere se determină cu relația:
𝐶𝑅𝑖=(𝐶𝑠+𝐶𝑟+𝐶𝑅𝑠)∙𝑅𝑖 (4.5)
unde: Ri – regia de întreprindere și ține seama de toate cheltuielile realizate la nivelul
societ ății comerciale pentru obținerea produsului; se determin ă de serviciul contabilitate, iar
valorile uzuale sunt Ri = 10… 40% [5].
Se adoptă: Ri = 30%.
=> 𝐶𝑅𝑖=97401 ,547 ∙30% =29220 ,464 𝑙𝑒𝑖
Costul de producție al p revenitorului de erupție este:
𝐶𝑝=77899 ,849 +2830 ,434 +16671 ,264 +29220 ,464 =126622 ,011 𝑙𝑒𝑖
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 50 Prețul de vânzare al p revenitorului de erupție cu bacuri inelare se determină cu relația :
𝑃𝑣=𝑃𝑝+𝑇𝑉𝐴 (4.6)
unde: Pv – prețul de vânzare al prevenitorului de erupție – 𝑃𝑣=160000 𝑙𝑒𝑖;
Pp – prețul prevenitorului de erupție;
TVA = 19%.
Din această relație se obține astfel prețul prevenitorului de erupție:
𝑃𝑝=𝑃𝑣−𝑇𝑉𝐴 =160000 (1−19
100)=129600 𝑙𝑒𝑖
Cunoscând prețul prevenitorului, din relația de calcul a acestuia se determină profitul :
𝑃𝑝=𝐶𝑝+𝑃𝑟 (4.7)
unde: Cp – costul de producție al p revenitorului de erupție ;
Pr – profitul .
=>𝑃𝑟=𝑃𝑝−𝐶𝑝=2977 ,989 𝑙𝑒𝑖
Pe baza acestor date se poate determina rata profitului 𝑟𝑝:
𝑃𝑟=𝑟𝑝∙𝐶𝑝 (4.8)
=>𝑟𝑝=𝑃𝑟
𝐶𝑝∙100 =2977 ,989
126622 ,011∙100 =2,35% .
Astfel, prin determinarea costului de producție al prevenitorului de erupție, în funcție de
cheltuielile totale pe secții, cheltuielile cu retribuția directă, costul regiei de secție și costul reg iei
de întreprindere și prin stabilirea unui preț de vânzare 𝑃𝑣=160000 𝑙𝑒𝑖, s-a constatat, pentru
cazul introducerii pe piață și vânzării acestui prevenitor, valoarea ratei profitului 𝑟𝑝=2,35% .
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 51 4.2 Analiza de rentabilitate – calculul pragului de rentabilitate
Riscul economic reprezintă incapacitatea firmei de a se adapta la timp și cu cel mai mic
cost la schimbările mediului. O modalitate eficientă de evaluare a riscului este analiza pragului de
rentabilitate sau analiza cost -volum rezultat.
Pragul de rentabilitate este punctul la care cifra de afaceri acoperă cheltuielile de
exploatare, iar rezultatul este nul. El mai este cunoscut și sub denumirea de “cifra de afaceri
critică ” sau “ punct mort operațional ” [1].
În figura 4.1 este prezentată diagrama de rentabilitate, urmând a se explica mărimile
utilizate pentru construcția sa.
Fig. 4.1 Diagrama de rentabilitate
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 52 1. volumul producției , N(Q) – cantitatea de produse realizate într -o perioadă de timp T,
în cadrul unui sistem de producție;
2. capacitatea de producție , Cp – volumul maxim de producție care poate fi determinată
în intervalul de timp T:
𝐶𝑝=𝑁𝑚𝑎𝑥 =𝑄𝑚𝑎𝑥 ; (4.9)
3. gradul de utilizare a capacității de producție , Ku – procentul/pon derea din capacitatea
de producție utilizat/ă în intervalul de timp considerat:
𝐾𝑢=𝑁
𝐶𝑝∙100 =𝑄
𝐶𝑝∙100 =𝑁
𝑁𝑚𝑎𝑥∙100 =𝑄
𝑄𝑚𝑎𝑥∙100 ; (4.10)
4. prețul de vânzare , Pv – prețul unui produs ce este realizat în intervalul de timp T;
5. venituri le brute , VB(R) – totalitatea încasărilor obținute prin comercializarea
producției realizate în perioada de timp:
𝑉𝐵=𝑅=𝑃𝑣∙𝑄=𝑃𝑣∙𝑁 ; (4.11)
6. cheltuieli le fixe, CF – acele cheltuieli care sunt independente de nivelele de producție
realizate și care au o valoare considerată pe întreaga perioadă de timp analizată;
7. cheltuielile variable, CV – acele cheltuieli care sunt proporționale cu nivelele de
producție real izate:
𝐶𝑉=𝐶𝑣∙𝑁=𝐶𝑣∙𝑄 ; (4.12)
8. cheltuieli le variable unitare, C v – așa-numitele cheltuieli realizate pentru obținerea
unității de produs;
9. cheltuielile totale, CT – totalitatea cheltuielilor generate de producția realizată și de
buna funcționare a sistemului în ansamblul său:
𝐶𝑇=𝐶𝐹+𝐶𝑉=𝐶𝐹+𝐶𝑣∙𝑁=𝐶𝐹+𝐶𝑣∙𝑄 ; (4.13)
10. profitul , P – diferența absolută de bani obținută prin depunerea cheltuielilor totale și
prin totalitatea încasărilor brute:
𝑃=𝑉𝐵−𝐶𝑇=𝑃𝑣∙𝑁−(𝐶𝐹+𝐶𝑣∙𝑁)=(𝑃𝑣−𝐶𝑣)∙𝑁−𝐶𝐹 ; (4.14)
11. pragul de rentabilitate, N PR, QPR, BE – nivelul minim de producție pentru care
totalitatea cheltuielilor este acoperită integral prin încasările brute generate de comercializarea
producției;
𝑉𝐵=𝐶𝑇=>𝑃=0=>(𝑃𝑣−𝐶𝑣)∙𝑁−𝐶𝐹=0 (4.15)
Această ecuație reflectă evoluția pragului de rentabilitate , iar singura mărime care poate
fi considerată necunoscută este volumul N, care se consideră a fi valoarea producției ce
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 53 caracterizează pragul de rentabilitate pe care trebuie să -l obțină întreprinderea pentru a nu -și
desfășura activitatea în pierdere:
𝑁𝑃𝑅=𝐶𝐹
𝑃𝑣−𝐶𝑣 (4.16)
Pragul de rentabilitate reprezintă punctul unde profitul este nul și are semnificația
începutului zonei de profitabilitate [7].
Presupunem că în cadrul unei firme constructoare de utilaj petrolier, în vederea vânzării
unui prevenitor de erupție cu bacuri inelare s -a stabilit un preț de 1 60000 lei/buc. Pentru
realizarea acestui produs, firma înregistrează cheltuieli variable unitare în valoare de 32000
lei/buc și costuri fixe totale de 2 mil. lei/an.
Se urmărește determinarea cantității de produse p e care trebuie să o vândă firma în cursul
următorului an pentru a realiza un profit în valoare de 10 mil. lei.
Date intrare:
– prețul de vânzare: 𝑃𝑣=160000 𝑙𝑒𝑖/𝑏𝑢𝑐;
– cheltuieli variable unitare: 𝐶𝑣=32000 𝑙𝑒𝑖/𝑏𝑢𝑐;
– costuri fixe totale: 𝐶𝐹=2 𝑚𝑖𝑙.𝑙𝑒𝑖/𝑎𝑛;
– profitul dorit pentru următorul an: 𝑃=10 𝑚𝑖𝑙.𝑙𝑒𝑖.
În continuare, se determină pragul de rentabilitate :
𝑁𝑃𝑅=𝐶𝐹
𝑃𝑣−𝐶𝑣=2000000
160000 −32000=15,625 ≅16 𝑏𝑢𝑐/𝑎𝑛.
𝑃=𝑃𝑣∙𝑁−(𝐶𝐹+𝐶𝑣∙𝑁)
𝑃=(𝑃𝑣−𝐶𝑣)𝑁−𝐶𝐹
=>𝑁=𝑃+𝐶𝐹
𝑃𝑣−𝐶𝑣=10000000 +2000000
160000 −32000=93,75≅94 𝑏𝑢𝑐/𝑎𝑛.
Astfel, în vederea obținerii profitului de 10 mil. lei, în următorul an, firma trebuie să
vândă 94 de prevenitoare de erupție.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 54 În figura 4.2 se prezintă diagrama de rentabilitate corespunzătoare acestei situații.
Fig. 4.2 Diagrama de rentabilitate
Vom considera situația micșor ării costurilor variabile unitare cu 20% și realizarea unei
investiții de 400000 lei. Se va d etermina noul preț de vânzare care să permită menținerea pragului
de rentabilitate la același nivel , 𝑁𝑃𝑅=16 𝑏𝑢𝑐/𝑎𝑛.
– cheltuieli variabile unitare după investiție: 𝐶′𝑣=32000 −20% ∙32000 =
25600 𝑙𝑒𝑖/𝑏𝑢𝑐;
– costuri fixe totale după investiție: 𝐶𝐹′=2000000 +400000 =2400000 𝑙𝑒𝑖.
Prețul de vânzare rezultă din relația:
16=2400000
𝑃′𝑣−25600=>𝑃′
𝑣=2400000
16+25600 =175600 𝑙𝑒𝑖/𝑏𝑢𝑐.
În ace astă situație, pentru a putea realiza în continuare profitul de 10 mil. lei, volumul de
produse pe care trebuie să îl vândă întreprinderea în următorul an este:
𝑁=𝑃+𝐶𝐹′
𝑃′𝑣−𝐶′𝑣=10000000 +2400000
175600 −25600=82,66≅83 𝑏𝑢𝑐/𝑎𝑛.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 55 În urma aplicării analizei pragului de rentabilitate, s -a constat at că pentru a realiza un
profit în valoare de 10 mil. lei, în următorul an, firma trebuie să vândă 94 de prevenitoare de
erupție, la prețul de vânzare 𝑃𝑣=160000 𝑙𝑒𝑖/𝑏𝑢𝑐.
Prin analiza celei de -a doua situații, în care s -au luat în calcul micșorarea costurilor
variabile unitare cu 20% și realizarea unei investiții de 400000 lei , s-a constatat că este necesar un
nou preț de vânzare, 𝑃′
𝑣=175600 𝑙𝑒𝑖/𝑏𝑢𝑐, care să permită menținerea nivelului pragului de
rentabilitate la minim 1 6 buc/an.
Concluzii:
În capitolul 4 , în primă fază a fost realizată o analiză a costului de producție a
prevenitorului de erupție vertical și a prețului de vânzare, în vederea determinării ratei profitului,
iar în cea de -a doua parte au fost studiate două situații: stabilirea cantității de produse ce trebuie
vândute în următorul an pentru obținerea profitului de 10 mil. lei și determinarea noului preț care
să permită men ținerea nivelului pragului de rentabilitate în cazul modificării valorii costurilor
variabile unitare.
Capitolul 5 va studia durata asamblării , montării și punerii în funcțiune a BOP. Acest
capitol constă în prezentarea aplicației realizate în programul Microsoft Project și oferă pe lângă
durata, în minute, a procesului de montare, și costul pe care îl implică resursa umană necesară.
De asemenea, se va obține drumul critic aferent structurii proiectului pe care se va baza aplicația.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 56 5. DETERMINAREA DURATEI ASAMBLĂRII, MONTĂRII ȘI
PUNERII ÎN FUNCȚIUNE A PREVENITORULUI DE ERUPȚIE
5.1 Modele și metode de analiză a drumului critic (ADC)
Principiul analizei așa -numitului drum critic constă în divizarea unui proiect (acțiuni
complexe) în părți componente la un nivel care să permită corelarea logică și tehnologică a
acestora, adică să facă posibilă stabilirea interacți unilor între părțile componente. Aceste părți
componente sunt activitățile acțiunii complexe. Intervalul de timp dintre momentul începerii
primei operații și momentul terminării ultimei operații este mai mare sau egal cu suma
intervalelor luate pe „drumul cel mai defavorabil” (cel de lungime maximă), care este numit
drumul critic.
Drumul critic se poate determina utilizând una dintre metodele și modelele de analiză a
drumului critic (ADC). Principalele astfel de metode sunt: CPM („Critical Path Method” –
metoda drumului critic), MPM („Metro Potential Method” – metoda potențialelor) și PERT
(„Program Evaluation and Review Technique” – tehnica de evaluare și analiză a proiectelor) [4].
Grafurile pot fi utilizate ca un ajutor în planificarea proiect elor complexe, ce cuprind mai
multe activități. Dacă durata fiecărei activități se cunoaște cu siguranță, metoda drumului critic
(CPM – Critical Path Method ) se poate utiliza la determinarea duratei necesare realizării unui
proiect. CPM se mai poate utiliz a și la determinarea duratei cu care fiecare activitate poate fi
întârziată fără a se întârzia realizarea proiectului [6].
Graficul Gantt
Un instrument util în analiza drumului critic îl constituie graficul calendaristic de tip
Gantt, apărut la începutul secolului XX. Graficul (diagrama) Gantt exprimă la scara timpului,
prin linii orizontale, durata activităților, și prin linii întrerupte (d e exemplu) rezervele de timp.
Graficul Gantt presupune divizarea acțiunii complexe pe care o reprezintă proiectul, în
părți componente (activități) și eșalonarea acestora în timp, ținând seama de succesiunea
tehnologică, termene impuse, resurse etc.
Graficul Gantt exprimă la scara timpului un program de ordonanțare, existând: graficul
Gantt la termenele cele mai devreme sau graficul Gantt la termenele cele mai târzii.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 57 Trasarea graficului Gantt se face parcurgându -se următoarele etape :
1. se ordonează activ itățile proiectului în ordine crescătoare, conform unui program de
ordonanțare;
2. se reprezintă activitățile prin bare orizontale de lungimi egale cu duratele activităților
(axa orizontală fiind axa timpului), fiecare bară începând de la momentul de începere
al activității corespunzătoare;
3. se marchează fiecare activitate prin simbolul asociat sau prin numerele de ordine ale
evenimentelor de la extremități deasupra barei corespunzătoare;
4. rezerva totală de timp se figurează cu linie întreruptă, adiacent cu dur ata activității,
după sau înainte (după tipul programului);
5. pe fiecare orizontală se obișnuiește să se figureze o singură activitate, iar aceasta să fie
imprimată de sus în jos și de la stânga la dreapta [4].
5.2 Determinarea duratei asamblării, montării și punerii în funcțiune a
prevenitorului de erupție folosind produsul Microsoft Project
După ce s -a realizat planificarea eficientă a proiectului (activități desfășurate, intervale de
timp, resurse umane potrivite, atribuire sarcini membrilor echipei, evaluare cost etc.), un manager
eficient trebuie să asigure un control continuu al proiectului. În plus, trebuie urmărită respectarea
prescripțiilor de calitate, trebuie prevăzute metode de depăsire a situațiilor conflictuale sau a
situațiilor ce nu sunt cuprinse în planul inițial. De asemenea, trebuie asigurat ă comunicarea din
cadrul echipei, precum și cu clienții, furnizorii și conducerea.
Microsoft Project se numără printre soft -urile ce facilitează organizarea activității, oferind
o gamă foarte largă de reprezentări grafice privind situația actuală sau istoricul desfășurării
proiectului, costurile implicate, profilul resurselor, structura proiectului, oferă posibilitatea
gestio nării unui volum foarte mare de informații, oferă posibilitatea impor tării sau obținerii
datelor din aplicații externe, are o interfață prietenoasă, oferind prin toate aceste a intrumente
puternice de optimizare a desfășurării proiectului.
În continuare, se prezintă o aplicație prin care se determină durata procesului de
asamblare, montare și punere în funcțiune a prevenitorului de erupție vertical, cu bacuri inelare ,
folosind programul Micro soft Project, cu prezentarea pe etape a modului de rezolvare.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 58 Etapa I. Introducerea activităților și subactivităților din cadrul proiectului, împreună cu duratele specifice în secțiunea Gantt
Chart . De asemenea, s -au introdus predecesorii fiecărei activități ( tabelul 5.1) și astfel s -a obținut graficul din figura 5.1. Pe baza
acestor date, s -a constat at o durată totală a întregului proiect de 199 min , conform ferestrei Project Information prezentată în figura
5.2.
Tabelul 5.1 Activitățile proiectului, duratele și predecesorii acestora
Nr.
Crt. Denumire activitate Durată
[min] Predecesor
1 Asamblarea, montajul și punerea în funcțiune a BOP
2 I. Asamblarea elementelor componente ale prevenitorului de erupție vertical
3 1. pregătirea corpului prevenitorului în vederea montării:
4 1.1 curățarea corpului prevenitorului la interior de impurități; 15 –
5 1.2 ungerea abundentă cu ulei mineral; 5 4
6 1.3 montarea suportului bacului prin intermediul șuruburilor aferente și setului de zăvoare cu
zăvoarele retrase; 7 5
7 2. pregătirea pistonului în vederea montării:
8 2.1 curățarea pistonului de impurități, mai ales în zona canalelor pentru garnitura de etanșare; 10 –
9 2.2 ungerea abundentă cu ulei mineral; 5 8
10 2.3 montarea garniturilor de etanșare aferente celor două trepte ale pistonului care culisează în
corpul prevenitorului; 5 9
11 3. înlăturarea dopurilor de protecție ale orificiilor de acționare hidraulică, practicate în corp,
pentru evacuarea aerului din cilindrii de acționare hidraulică; 2 10
12 4. introducerea pistonului astfel echipat în corpul prevenitorului; 3 11
13 5. montarea în corp a inelul intermediar echipat deja cu garniturile de etanșare aferente pe
exterior și interior; 3 12
14 6. introducerea în locașul conic al pistonului a bacul inelar cu ajutorul celor două șuruburi
aferente acestuia; 5 13
15 7. montarea capacului;
16 7.1 echiparea capacului cu placa de uzură prin șuruburile aferente și cu garnitura; 10 –
17 7.2 introducerea capacului în corp: 3 14
18 7.3 înfiletarea șuruburilor speciale împotriva rotirii și strângerea zăvoarelor, prin înfiletarea 10 17
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 59 completă a bucșelor filetate în corp;
19 8. montarea inelului de etanșare și a plăcii de protecție pe capac prin șuruburile aferen te; 10 18
20 9. montarea dopurilor orificiilor circuitelor de acționare ale bucșelor filetate și cel al canalului de
control a poziției bacului. 15 19
21 II. Montajul prevenitorului de erupție vertical
22 1. efectuarea verificărilor de dinaintea montajului:
23 1.1 modul de introducere a întregului ansamblu de prevenitoare (prevenitor HA, prevenitoare
orizontale și flanșă dublă) la gura puțului, printre grinzile de susținere ale mesei rotative sau prin
substructură; 10 20
24 1.2 înălțimea întregului ansamblu față de cota „zero” a instalației de foraj; 10 20
25 1.3 corespondența dintre dimensiunile nominale ale flanșei prevenitorului HA, prevenitorului
orizontal și flanșei duble; 15 20
26 1.4 unghiul de montaj al prevenitorului față de axele sondei, asigurându -se posibilitatea
racordării corecte a comenzilor hidraulice; 10 20
27 1.5 existența mijloacelor de ridicare și a sculelor necesare. 10 20
28 ședință de lucru – 25
29 2. montarea prevenitorului de erupție vertical și racordarea comenzii hidraulice. 50 28
30 III. Punerea în funcțiune a prevenitorului de erupție vertical
31 1. verificarea modului de racordare a prevenitorului cu restul instalației de prevenire a erupțiilor
și comanda hidraulică; 15 29
32 2. punerea comenzii hidraulice în stare de funcționare conform cărții tehnice aferente acesteia; 20 31
33 ședință de lucru – 32
34 3. efectuarea probei de etanșeitate:
35 3.1 închiderea bacului inelar; 10 33
36 3.2 introducerea de motorină sau apă emulsionată dinspre flanșa de legătură, la presiunea
nominală a prevenitorului; 15 35
37 3.3 menținerea sub presiune. 3 36
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 60
Fig. 5.1 Introducerea activităților, duratelor și predecesorilor
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 61
Fig. 5.2 Durată inițială
Fig. 5.3 Detail Gantt înainte de nivelare
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 62 În figura 5.3 se prezintă diagrama Gantt corespunzătoare acestei etape. Ceea ce apare cu
roșu reprezintă drumul critic , cuprinzând activitățile critice ale căror rezerve de timp sunt egale
cu zero, iar liniile ce pleacă din casetele albastre și indică o anumită valoare reprezintă rezervele
de timp corespunzătoare activităților ce nu aparțin drumul critic, rezervele reprez entând
întârzierile pe care le pot suferi evenimentele respective, fără a produce întârzieri ale întregului
proiect.
Etapa II. Introducerea resurselor umane în secțiunea Resource Sheet (figura 5.4),
urmată de alocarea acestora pentru fiecare activitate de finită în cadrul etapei anterioare ( v. figura
5.5).
În figura 5.6 se prezintă fereastra Project Information după introducerea resurselor, care
de această dată oferă și informații asupra costului proiectului în ceea ce privește resursa umană –
669,42 lei .
Fig. 5.4 Introducere resurse – Resour ce Sheet
Fig. 5 .5 Structura proiect ului după alocarea resurselor
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 63
Fig. 5 .5 Structura proiect ului după alocarea resurselor – continuare
Fig. 5.6 Project Information – durata proiectului și costul resurselor umane
Etapa III. Stabilirea resurselor supraalocate și nivelarea resurselor .
În figura 5.7 se prezintă secțiunea Resour ce Graph , ce cuprinde situația resurselor umane,
porțiunile cu roșu reprezentând supraalocarea resursei respective. Se constată faptul că dintre
cele șase resurse umane introduse și alocate, în cazul a patru dintre ele este necesară operația de
nivelare, acest aspect fiind evidențiat și prin opțiunea de vizualizare a Resou rce Sheet (v. figura
5.8).
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 64
a. b.
c. d.
e. f.
Fig. 5.7 Resour ce Graph:
a – lăcătuș mecanic; b – șef de echipă; c – inginer mecanic; d – constructor; e – instalator; f – sondor șef.
Fig. 5.8 Resour ce Sheet – situația încărcării resurselor
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 65 Astfel, este necesară nivelarea resurselor, care, în acest caz trebuie efectuată în varianta
Minute By Minute. Ceea ce se obține în urma acestui proces este prezentat în figura 5.9.
Fig. 5.9 Gantt Chart – rezultatele obținute în urma nivelării resurselor
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 66
Fig. 5.9 Gantt Chart – rezultatele obținute în urma nivelării resurselor – continuare
Atât situația Gantt Chart , cât și fereastra Project Information prezentată în figura 5.10,
arată că în urma nivelării resurselor, durata proiectului a devenit egală cu 276 minute , având loc
o majorare de 77 de minute , costul cu resursa umană păstrând desigur valoarea inițială.
Fig. 5.10 Project Information – după nivelarea resurselor
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 67 În figura 5.11 se prezintă graficul corespunzător încărcării resurselor umane după ce a
avut loc nivelarea acestora.
Fig. 5.11 Resour ce Graph – după nivelarea resurselor
În figura 5.12 se prezintă coloanele Total Slack – întârzierea totală pe care o pot suferi
activitățile fără a afecta durata proiectului și Free Slack – întârzierea pe care o pot suferi
activitățile fără să afecteze alte activități pe care acestea le precedă .
De asemenea, opțiunea Detail Gantt , prezentată în figura 5.13, arată structura proiectului
după nivelare, precum și drumul critic .
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 68
Fig. 5.12 Întârzierea totală pe care o pot suferi activitățile fără a afecta durata proiectului – Total Slack și înt ârzierea
pe care o pot suferi activitățile fără să afecteze alte activități pe care acestea le precedă – Free Slack
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 69
Fig. 5.13 Detail Gantt – drumul critic și rezervele de timp după efectuarea nivelării resursel or
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 70
Analizând informațiile prezentate de graficul Gantt din figura 5.13 , rezultă faptul că
activitățile de pe drumul critic sunt:
– curățarea pistonului de impurități, mai ales în zona canalelor pentru garnitura de
etanșare;
– ungerea abundentă a pistonului cu ulei mineral;
– montarea garniturilor de etanșare aferente celor două trepte ale pistonului care
culisează în corpul prevenitorului;
– înlăturarea dopurilor de protecție ale orificiilor de acționare hidraulică, practicate în
corp, pentru evacu area aerului din cilindrii de acționare hidraulică;
– introducerea pistonului astfel echipat în corpul prevenitorului;
– montarea în corp a inelul intermediar echipat deja cu garniturile de etanșare aferente
pe exterior și interior;
– introd ucerea în locașul conic al pistonului a bacul inelar cu ajutorul celor două
șuruburi;
– introducerea capacului în corp ;
– înfiletarea șuruburilor speciale împotriva rotirii și strângerea zăvoarelor, prin
înfiletarea completă a bucșelor filetate în corp;
– montarea inelului de etanșare și a plăcii de protecție pe capac prin șuruburile aferente;
– montarea dopurilor orificiilor circuitelor de acționare ale bucșelor filetate și cel al
canalului de control a poziției bacului;
– verificarea corespondenț ei dintre dimensiunile nominale ale flanșei prevenitorului
HA, prevenitorului orizontal și flanșei duble;
– montarea prevenitorului de erupție vertical și racordarea comenzii hidraulice ;
– verificarea modului de racordare a prevenitorului cu restul instalației de prevenire a
erupți ilor și comanda hidraulică;
– punerea comenzii hidraulice în stare de funcționare conform cărții tehnice aferente
acesteia;
– închiderea bacului inelar;
– introducerea de motorină sau apă emulsionată dinspre flanșa de legătură, la presiunea
nominală a prevenitor ului;
– menținerea sub presiune.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 71
De asemenea, activitățile enumerate anterior sunt evidențiate și în cadrul tabelului 5.1 .
În concluzie, în urma utilizării Microsoft Project pentru determinarea duratei asamblării,
montajului și punerii în funcțiune a prevenitorului de erupție vertical, de tip inelar, cu ajutorul
unei echipe de șase membrii: lăcătuș mecanic, inginer mecanic, șef de echipă, sondor șef,
instalator și con structor, a u rezultat o durată de 276 minute necesară pentru realizarea acestui
proiec t și un cost cu resursa umană ce atinge valoarea de 669,42 lei .
Concluzii:
Capitolul 5 prezintă etapele realizării aplicației în Microsoft Project , și anume:
introducerea activităților, subactivităților, împreună cu duratele aferente, a predecesorilor,
introducerea resurselor umane și alocarea acestora, stabilirea resurselor supraîncărcate și
realizarea nivelării. Aplicația furnizează în final durata proceselor, costul resurselor umane
implicate, precum și drumul critic.
În ultimul capito l se vor prezenta câteva prescripții ce vizează întreținerea și exploatarea
echipamentului de prevenire a erupțiilor, iar în final vor fi expuse regulile de protecția muncii.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 72
6. NORME DE ÎNTREȚINERE A INSTALAȚIILOR DE PREVENIRE A
ERUPȚIILOR ȘI NORME DE PROTECȚIA MUNCII
6.2 Întreținerea și exploatarea instalațiilor de prevenire a erupțiilor
Întreaga activitate de foraj va sta în seama echipei de foraj, care de regulă lucrează în
schimburi de 8 sau 12 ore. Sondorul și asistentul său vor realiza controlul forajului de pe
podeaua platformei, de unde, dispozitivele le vor permite să controleze și să monitorizeze
parametrii de foraj .
Operațiile de foraj care necesită un sistem de măsurători în timpul forajului (MWD), vor
oferi de asemenea inginerilor de foraj parametrii formațiunilor, presiuni din puțul de foraj și date
de direcție, în timp real.
Pe lăngă echipajul de foraj, aceste operații necesită un număr de specialiști pentru
ingineria noroiului de foraj, manip ularea prăjinilor de foraj etc. , fără să se uite de echipa de
mentenanță, de pregătire și de curățare. De regulă, pe teren se af lă un număr de 40…90 de
oameni , acesta depinzând de tipul sondei și de locația sa. Întreaga operațiune este condusă de o
persoană (”company man ”), reprezentată de operator și de reprezentantul contractorului ce
realizează forajul (”rig manager”) [2].
Prevenitorul HA, montat la gura puțului, independent sau într -un ansamblu de diferite
prevenitoare orizontale, trebuie să permită trecerea sapei și a garniturii de prăjini.
Partea principală a prevenitorului este bacul de cauciuc, care se poate utiliza, în caz de
nevoie, la obturarea orificiului de trecere, indiferent de forma geometrică a elementului care
traversează bacul sau chiar orificiul liber (pe zero).
Prevenitoarele de erupție verticale cu acționare hidraulică tip HA sunt echipate cu câte un
bac inelar pe bază de cauciuc de tipul NBR -74, având limita de funcționare cuprinsă între –
10…80 ℃, domeniu în care acesta trebuie să obtureze perfect. Nu se recomandă închiderea
bacului la temper aturi sub -10℃ și mai ales la închiderea totală, din cauza fragilității acestui
elastomer la temperaturi scă zute.
Fluidele de foraj se pot realiza pe bază de apă, cu conținut ridicat de hidrocarburi (6%
𝐻2𝑆 și 25 % 𝐶𝑂 2).
Nu se recomandă ca probele de închidere să se facă pe prăjina de antrenare sau pe zero.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 73
Prevenitoarele de erupție tip HA asigură etanșeitatea pe p răjină la presiunea nomi nală, iar
la închiderea pe total la 50% din presiunea nominală de lucru.
Întreținerea instalațiilor de prevenire a erupțiilor este simplă, însă trebuie cunoscută și
respectată cu strictețe pentru a se asigura preîntâmpinarea și eli minarea deranjamentelor. În acest
sens, în cursul exploatării, este necesară efectuarea operațiunilor următoare:
– proba de acționare hidraulică a bacurilor de închide re pe prăjini de la pupitrul de
comandă – se execută o dată/schimb, la începutul lucrului. Se ver ifică timpul de închidere a
bacurilor și oprirea pompei după refacerea presiunii din acumulator;
– proba de acționare hidraulică a bacurilor de închidere t otală de la pupitrul de comandă
și de la grupul de presiune;
– proba de închidere a bacurilor prin acționare manuală – se execută săptămânal. Roata
de manevră trebuie să fie rotită de un singur operator;
– verificarea nivelului de ulei din rezervorul grupului de presiune – se execută o
dată/schimb, la începutul lucrului. În cazu l în care se constată pierderi de ulei, este necesară
verificarea traseelor conductelor și a prevenitoarelor pentru a se depista cauza;
– verificarea scurgerilor prin conductele de întoarcer e ale fluidului de acționare în
rezervorul grupului de presiune – se execută o dată/48 ore;
– verificarea intervalului între două porniri ale pompei, pentru refacerea presiunii din
acumulator – se execută săptămânal;
– verificarea nivelului de ulei la pompa triplex a grupului de presiune – se execută
săptămânal;
– verificarea pr esiunii azotului din acumulator – se execută lunar;
– verificarea înălțimii bacurilor complet montate de la prevenitoarele de erupție;
– verificarea garniturilor de etanșare între capacele fe restrelor de acces la bacuri și
corpul prevenitorului de erupție;
– gresarea robinetelor de la manifoldul de erupție;
– schimbarea fluidului de acționare la comanda hidraulică – se execută o dată/6 luni;
– schimbarea uleiului de ungere la pompa grupului de presiune;
– schimbarea setului de garnituri din cauciuc;
– curățirea sorbului pompei și a filtrului grupului de presiune – se execută lunar;
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 74
– schimbarea garniturilor din cauciuc ale bacurilor prevenitoarelor de erupție și a
organelor de obturare de la duzele reglabile;
– refacerea probelor de recepție.
Stiva și sistemul prevenitoarelor de erupție trebuie să aibă o presiune nominală mai mare
sau e gală decât cea aferentă exploziei la care se supun garniturile de foraj și gura sondei. Este de
asemenea necesar să se verifice dacă guvernul și regulamentul de asigurare impun instalarea
acelui echipament.
6.4 Reguli de protecția muncii
În cele ce urmează, sunt prezentate câteva reguli de tehnica securității, care trebuiesc
respectate pentru preîntâmpinarea accidentelor.
Se interzice montarea la gura puțului a unor prevenitoare de erupție care nu au fost în
prealabil verificate, recepționate și probate într -un atelier amenajat corespunzător, a
prevenitoarelor care prezintă defecțiuni sau care sunt incomplete.
După montaj, probele de recepție se repetă la sondă. Prevenitoarele de erupție nu vor fi
supuse la presiuni care să depășească presiunea nominală.
În cursul exploatării sau rep arațiilor, se interzice repetarea probelor hidraulice de
rezistență la presiunea de probă. Aceste probe se execută doar în uzina con structoare.
Orice defecțiune se semnalează imediat conducerii unității, care va lua măsuri urgente
pentru înlăturarea ei.
Pentru asigurarea securității muncii, se va ține cont de „Normele de tehnica securității
muncii în foraj”, de regulamentul de prevenir e a erupțiilor elaborat de ministerul de resort și de
orice alte instrucțiuni elaborate de organele de resort.
Se interzice asamblarea sau repararea prin sudură fără avizul uzinei constructoare.
Manetele distribuitoarelor de comandă ale pupitrului și grupului de presiune trebuie să
aibă mecanismul de fixare (indexare) în stare de funcțiune. Se interzice introducerea sculelor sau
intrarea personalului în spațiul afectat de cursa manetei distribuitorului cu patru căi de la grupul
de presiun e.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 75
Demontarea racordurilor între conductele comenzii hidraulice, grupul de presiune,
pupitrul de comandă și prevenitoarele de erupție, este permisă numai după scoaterea circuitelor
hidraulice de sub presiune prin descărcarea lichidului din acumulator în re zervor.
La punerea în funcțiune, înainte de introducerea presiunii în circuitele hidraulice, se
verifică dacă gura sondei este liberă, luându -se măsuri de protecția muncii și tehnica securității,
specifice efectuării probelor hidraulice sub presiune.
Opera țiile de intervenție la prevenitoarele de erupție montate la înălțime se vor efectua
folosind platforme corespunzătoare, robuste, specificându -se legislația de protecția muncii
privind lucrul la înălțime.
Concluzii:
Capitolul 6 reprezintă o însumare a aspectelor privind întreținer ea și exploatarea
instalațiilor de prevenire a erupțiilor , proiectul finalizându -se prin accentuarea celei mai
importante resurse din cadrul întreprinderii, și anume resursa umană , existența, implementa rea și
asigurarea respectării regulilor de protecția muncii fiind un factor esențial ce poate conduce
firma, în coresponde nță cu un management eficient, un proces de producție optim, un control al
calițății de recepție și de produs finit corespunzător, căt re atingerea unor rezultate satisfăcătoare,
care s ă permită dezvoltarea și perfecționarea tehnologiilor și atragerea unui personal stabil și
dispus sa ia parte la viitoarele etape ale evoluție i afacerii.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 76
CONCLUZII
Prevenitoarele de erupție reprezintă o serie de elemente de etanșare deosebit de
puternice, proiectate pentru a închide spațiul inelar dintre prăjini și gaura sondei, pe unde în mod
normal noroiul se întoarce la suprafață. Prin închiderea acestei rute, sonda poate fi „ închisă pe
interior”, iar noroiul și/sau fluidele de formare sunt forțate să curgă printr -o supapă controlată
sau valvă ajustabilă. Acestă supapă permite echipei de foraj să controleze presiunea care ajunge
la suprafață și să urmeze pașii necesari pentru „o morârea sondei”, ceea ce readuce la normal
întregul sistem [2].
Proiectul reprezintă o îmbinare a prezentării, pe de -o parte, a aspectelor ce vizează
funcționarea, funcțiile, componentele BOP și rolul lor, proiectarea și dimensionarea principalelor
element e ale prevenitorului de erupție și ale comenzii hidraulice, iar pe de altă parte, în
conformitate cu latura economică a specializării, a aspectelor de natură economică și a cerințelor
de întreținere a BOP și protecție a resursei umane.
Primul capitol al lucrării reprezintă o introducere în modul de funcționare și alcătuire al
prevenitorului de erupție , care pe lângă noțiunile teoretice prezintă și o notă actuală – principalii
producători de BOP , atât annular, cât și de tip ram, la nivel mondial, dar și nați onal.
Cel de -al doilea capitol a debutat cu prezentarea parametrilor principali ai prevenitorului
și cu alegerea materialelor pentru execuția principalelor elemente constructive ale unui BOP. În
urma dimensionării corpului prevenitorului de erupție vertica l, cu bacuri inelare, a rezultat un
diametru exterior 𝐷𝑒=0,945 𝑚. În cadrul acestui capitol au fost incluse și unele verificări ale
sistemului de zăvorâre a capacului , verificări pentru care a fost utilizată forța dezvoltată de
presiunea de probă în prevenitorul închis complet 𝑃𝑝𝐼𝐼=3,907 ∙107𝑁.
Calculele corespunzăt oare capitolului 2 au fost realizate în programul Mathcad , fiind
prezente în Anexele 1 și 2 ale proiectului.
Capitolul 3 a co nstat într -o prezentare a elem entelor schemei hidraulice , incluzând
principiul de funcționare, dimensionarea conductelor de acționa re și calculul de alegere a
principalelor elemente ale schemei hidraulice. În urma calculelor, diametrul conductelor de
acționare a rezultat 𝑑=0,0127 𝑚, iar pentru raza acumulatorului hidropneumatic s-a obținut
valoarea 𝑅=0,535𝑚.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 77
De asemenea, calculul este prezentat în Anexa 3 a proiectului, fiind obținut cu ajutorului
produsului Mathcad .
Capitolul 4 reprezintă începutul părții economice a proiectului, acesta prezentând
calculul costului de producție al BOP , 𝐶𝑝=126622 ,011 𝑙𝑒𝑖, cost în componența căruia se
regăsesc următoarele: costurile totale pe secții, cheltuielile cu retribuția directă, costul regiei de
secție și costul regiei de întreprindere. Fixând un preț de vânzare 𝑃𝑣=160000 𝑙𝑒𝑖, a rezultat în
urma calculelor o rată a profitului având valoarea 𝑟𝑝=2,35% .
În continuare, s -a realizat o analiză a pragului de rentabilitate defalcată pe două situații :
considerându -se prețul de vânzare stabilit anterior, s -a urmărit în primă fază determinarea
cantități i de produse pe care trebuie să o vândă o firmă constructoare de utilaj petrolier în
cursul următorului an pentru a realiza un profit în valoare de 10 mil. lei , situație din analiza
căreia a rezultat 𝑁=94 𝑏𝑢𝑐/𝑎𝑛; cea de -a dou a situație corespunde micșo rării costurilor
variabile unitare cu 20% și realizarea unei investiții de 400000 lei, presupunând determinarea
noului preț de vânzare care să permită menținerea pragului de rentabilitate la același nivel .
Astfel, s -a constat at că este necesar ca noul preț să aibă valoarea 𝑃′
𝑣=175600 𝑙𝑒𝑖/𝑏𝑢𝑐, valoare
ce fa ce posibilă menținerea nivelului pragului de rentabilitate la minim 16 𝑏𝑢𝑐/𝑎𝑛.
Capitolul 5 prezintă în câteva etape generale o aplicație care a fost realizată în programul
Microsoft Project ce vizează procesul de asamblare, montare și punere în funcțiune a
prevenitorului de erupție vertical . Astfel, s -a considerat că întregul proces trebuie realizat de o
echipă formată din șase persoane, și anume: lăcă tuș mecanic, inginer mecanic, șef de echipă,
sondor șef, instalator și con structor, fiind obținută inițial o durată totală de 199 minute și un cost
aferent de 669,42 lei . Deoarece patru dintre cele șase resurse umane erau supraîncărcate, în urma
procesului de nivelare a resurselor, s -a obținut o majorare a duratei, aceasta atingând valoarea de
276 minute , costul cu resursa umană rămânând constant – 669,42 lei . Pe lângă aceste informații,
produsul oferă și structura drumului critic , împreună cu rezervele de timp .
Deoarece instalațiile de prevenire a erupțiilor au ca destinație evitarea erupțiilor libere în
cursul forajului sondelor de petrol și gaze sau al operațiunilor de pregătire al acestora în vederea
exploatării, p roiectul se încheie cu un capitol ce vizează aspectele de întreținere corespunzătoare
a BOP, precum și regulile de protecția muncii , aspecte vitale pentru desfășurarea
corespunzătoare a întregului proces.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 78
BIBLIOGRAFIE
1. Bucur , I., – Diagnostic Economico -Financiar, Editura Cartea Universitară, București , 2006;
2. Calotă, N., – Construction of rotary drilling rigs, Ed. a 2 -a, rev. și adăugită, Editura Universității
Petrol -Gaze, Ploiești, 2013;
3. Davorin , M., – Well Control Equipment;
4. Dumitrescu , A., – Bazele Ingineriei Sistemelor de Producție – curs IEDM, an II;
5. Neacșa , A., – Fabricarea Utilajului Petrolier și Petrochimic – documentație proiect, an IV;
6. Neacșa , A., – Ingineria Sistemelor de Producție – laborator, an IV;
7. Popescu , C., – Bazele Managementului – seminar – Analiza de rentabilitate. Calculul pragului de
rentabilitate, an II;
8. Pupăzescu , Al., – Rezsitența Materialelor – curs IEDM, an II;
9. Zisopol , D., – Marketing – curs IEDM, an III;
10. *** Catalog – Electrical Machine Works
11. ***Specification for Drill -through Equipment; ANSI/API Specification 16A Third Edition, 2004;
12. ***http://www.uztel.ro/index.php/ro/ , accesat la data 04.10.2018;
13. ***https://www.googl e.ro/search?q=componente+instalatie+de+foraj&rlz=1C1GCEA_enRO787
RO787&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwj2uYqUs5zeAhVMJsAKHcsNAicQ_AUIDigB&biw=136
6&bih=626#imgdii=m0TP4E_e0zzJRM:&imgrc=9qItw7CdReYvGM , accesat la data de 23.10.2018;
14. ***https://www.energydais.com/list -of-top-bop-manufacturers/ , accesat la data de 23.10.2018;
15. ***https://www.products.slb.com/pressure -control -equipment/bops -ram-type/t -81-ram-type-bop ,
accesat la data de 23.10.2018;
16. ***http://www.womusa.com/wom -product/annular -bop/ , accesat la data de 23 .10.2018;
17. ***https://www.google.ro/search?rlz=1C1GCEA_enRO787RO787&biw=1366&bih=626&tbm=is
ch&sa=1&ei=bNzfW87xNsvXwQKv_LWAAQ&q=bannular+bop&oq=bannular+bop&gs_l=img.3…2344.5174.0.6
020.14.13.1.0.0.0.246.1455.7j5j1.13 .0….0…1c.1.64.img..0.7.818…0j35i39k1j0i19k1.0.wbCFCmhL53Q#imgrc=_ ,
accesat la data de 03.11.2018;
18. ***http://www.awaltek.com.my/blowout -preventers -bop/, accesat la data de 05.11.2018;
19. ***https://www.hydraulicspneumatics.com/marine -amp-offshore/testing -keeps -bops -safe, accesat
la data de 13.11.2018;
20. ***https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_components_of_oil_drilling_rigs , accesat la data de
13.11.2018;
21. ***http://www.steelnumber.com/en/steel_composition_eu.php?name_id=337 , accesat la data de
02.04.201 9;
22. ***http://www.petal.ro/produse -sub-piese -id-48-lang-ro.html , accesat la data de 10.07.2019 ;
23. ***http://www.confind.ro , accesat la data d e 10.07.2019.
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 79
BORDEROU DE DESENE
Denumire planșă Suprafață
Prevenitor de erupție vertical 7 1/16” –
10000 psi A1
Piston prevenitor de erupție vertical 7 1/16”
– 10000 psi A1
Prevenitor de erupție vertical 7 1/16” –
10000 psi A2
Dterminarea duratei asamblării, montării și
punerii în funcțiune a prevenitorului de
erupție Carton duplex
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 80
Anexa 1 – Dimensionarea corpului prevenitorului și a flanșelor de legătură
Dimensionarea corpului prevenitorului și a flanșelor de legătură
Calculul rezistenței admisibile,
– limita de curgere
– rezistența la rupere
– rezistența admisibilă
– diametrul interior
– raza interioară
– presiunea interioară
– raza exterioară
– diametrul exterior
Se adoptă De = 0.945 m
Verificare – condiția de verificare a unui tub:
Rezultă că este îndeplinită condiția de verificare a tubului.
a
c1000 106Pa =
r1200 106 Pa =
aminc
1.5r
2.1
5.714 108 Pa = =
Di 0.820 m =
aDi
20.41m = =
pi70106Pa =
b aa
a2pi− 0.472 m = =
De 2b 0.944 m = =
echa
kb
a1.151= =
ech2pik2
k21− 5.714 108 Pa = =
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 81
Anexa 2 – Dimensionarea sistemului de zăvorâre a capacului
Dimensionarea sistemului de zăvorâre a capacului
Ipoteze de calcul:
I. forța dezvoltată de presiunea pentru proba în sondă, P pI
– presiunea de probă
– presiunea nominală de lucru
– diametrul de etanșare piston
II. forța dezvoltată de presiunea de probă în prevenitorul închis complet, P pII
– diametrul maxim de etanșare în capac
III. forța dezvoltată de presiunea de lucru, P pIII, asociată cu presiunea maximă de
comandă hidraulică la deschidere
– presiunea maximă de acționare hidraulică
– diametrul pistonului de comandă
Rezultă că dimensionarea sistemului de zăvorâre a capacului se face pentru cea
de-a doua ipoteză de calcul, deoarece aceasta conduce la solicitări maxime.
pp105106Pa =
pn70106Pa =
Dn0.595 m =
PpI
4Dn2 pp 2.92 107 N = =
De0.688 m =
PpII
4De2pp 3.904 107 N = =
pv20.69 106Pa =
Dd0.225 m =
PpIII
4pnDn2 pvDd2 + 2.029 107 N = =
max PpIPpII PpIII ( )3.904 107 N =
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 82
Verificarea zăvorului la contact cu corpul
– forța dezvoltată de presiunea de probă în prevenitorul închis
complet, fără bac cu flanșe oarbe de obturare a capacului și
corpului
– este presiunea maximă, care conduce la solicitări
maxime
Verificarea zăvorului la contact cu dinții
– numărul de dinți
Presiunea dezvoltată de forța maximă de calcul :
Verificarea dinților zăvorului la forfecare
– pasul dinților zăvorului
– înălțimea dinților
– coeficientul de geometrie al dinților
Tensiunea de forfecare:
– coeficientul de simultaneitate, funcție de precizia piesei;
ks = 0,70…0,76
D10.970 m =
D60.860 m =
PpII3.904 107 N =
qcc4PpII
D12D62− =
qcc2.469 108 Pa =
z 5=
ks0.76=
D''20.827 m =
Di0.853 m =
qcz4PpII
zDi2D''22− ks2.994 108 Pa = =
p 0.026 m =
H 0.023250 m =
yH
p0.894= =
PpII
zD''2 ypks1.701 108 Pa = =
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 83
Verificarea danturii zăvorului la încovoiere
Tensiunea de încovoiere:
Calculul coeficientului de siguranță la probă a danturii față de limita de
curgere a oțelului îmbunătățit (capac):
, acceptat funcțional și economic.
Verificarea la tracțiune a corpului prevenitorului în zona de zăvorâre
– diametrul găurilor ce slăbesc zona de rezistență a corpului
– coeficient de creștere a sarcinii efective datorită
orificiilor de montare a șuruburilor de fixare a
zăvoarelor
Tensiunea la tracțiune este:
D20.854 m =
i3PpII D2D''2−( )
2zD''2 yp()2 ks9.306 108 Pa = =
cc
i1.075= =
D51.160 m =
D31.010 m =
d10.06m =
D5nD5D3−
20.075 m = =
kcD5n
D5n d1−5= =
t4PpII
D52D32− kc 7.635 108 Pa = =
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 84
Verificarea gulerului de fixare a zăvoarelor în corp
Pentru e/f = 1,17, se aleg următorii coeficienți:
– tensiunea maximă efectivă în guler
– coeficientul de siguranță la probă față de limita de curgere
Verificarea șuruburilor la blocarea zăvoarelor
Tensiunea axială transmisă la un zăvor:
– număr de zăvoare
Tensiunea radială:
eD3
20.505 m = =
fD6
20.43 m = =
H 0.1206 m =
e
f1.174=
k 0.1815=
k10.004718=
maxkPpII
H24.871 108 Pa = =
c1c
max2.053= =
z216=
PcPpII
z22.44 106 N = =
PR20Pctan
9 8.88 105 N = =
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 85
Volumul suplimentar de comprimare la cursa totală a bacurilor:
– cursa pistonului la închidere totală
Determinarea presiunilor de acționare hidraulică pentru înciderea bacului:
Volumul de fluid pentru închiderea totală se calculează cu relația:
Volumul de fluid pentru deschidere se calculează cu relația:
R10.3114 m =
R20.305 m =
r10.1564 m =
r20.150 m =
h 0.170 m =
Vc1
3h R12r12+ R1r1 + R22r22+ R2r2 + − 1.577 103− m3 = =
Dep0.820 m =
Dip0.595 m =
c 0.170 m =
V
4Dep2Dip2− c 0.043 m3 = =
Dp0.658 m =
Vd
4Dep2Dp2− c 0.032 m3 = =
UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria
Ploiești, 2019 pag. 86
Anexa 3 – Dimensionarea conductelor de acționare și calculul de alegere a
principalelor elemente ale schemei hidraulice
Dimensionarea conductelor de acționare
v 5m
s= – viteza uleiului
Q 0.00061m3
s= – debitul de ulei
d4Q
v0.012 m = =
d12.463 mm =
=> Adopt d = 12,7 mm.
Calculul de alegere al pricipalelor elemente ale schemei hidraulice
1. Grupul de presiune
Calculul de alegere al motorului:
p 14MPa =
0.85=
PmotorpQ
1.005 104 W = =
Pmotor 10.047 kW =
nmotor 500rpm =
Determinarea razei acumulatorului hidropneumatic:
Acumulatorul hidropneumatic este sferic și trebuie să asigure un volum de lucru egal cu volumul
nominal:
Vn 320l =
– volumul nominal
Vt2Vn 640 l = =
– volumul total
R33Vt
4
0.535 m = = – raza acumulatorului
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: UPGIMEIEDM Proiect de diplomă DIMA -PRODEA A. Andra -Maria [602572] (ID: 602572)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.