Ce sunt sapele de foraj si pentru ce le folosim?
Procesul de forare, indiferent daca ne referim la servicii de foraj pentru proiecte industriale sau rezidentiale (foraje de mica, medie sau mare adancime) se realizeaza cu ajutorul unor utilaje special concepute, precum si a unor echipamente adecvate fiecarei lucrari in parte. Variatia litologica a subsolului depinde de la o zona la alta, astfel incat echipamentele de foraj trebuie adaptate pentru a avea un randament foarte bun.
Indiferent de adancimea la care se va lucra (foraj de mica/medie sau de mare adancime), este nevoie de utilaje si echipamente speciale, care sa faca fata oricaror provocari. Printre cele mai folosite echipamente de foraj se numara si sapele de foraj. Practic, acestea sunt echipamente care se ataseaza garniturii de foraj a utilajului, ce au drept scop taierea, sfaramarea si inlaturarea rocilor din subsol, astfel incat procesul de forare dea cel mai bun randament. Aceste sape de foraj sunt indispensabile, deoarece fara ele nu s-ar putea realiza procesul de forare indiferent de geologia intalnita.Adevaratii profesionisti utilizeaza utilaje si echipamente special adaptate litologiei, astfel incat procesul de forare sa se desfasoare in cele mai bune conditii, fara a afecta echipamentul si fara riscuri.
Cate tipuri de sape de foraj exista, care sunt diferentele si pentru ce folosim fiecare tip?
Sapele de foraj sunt clasificate in trei categorii principale. Cele mai uzuale sape de foraj sunt sapele cu lame, cu role sau tricon si sapele PDC (polycristaline diamond compact).
Sapele de foraj cu lame
Sapele cu lame sunt concepute pentru a fi utilizate in special in formatiuni geologice moi, cum ar fi nisip, argila sau unele roci moi. Cu toate acestea, sapele cu lame nu functioneaza bine in strate de pietris consolidate sau roci dure. Utilizarea sapelor cu lame este raspandita in forarea puturilor de apa, forajelor geotermale, de mediu sau explorare. Oricand este posibil, sapele cu lame trebuiesc folosite pentru gaurile de foraj pilot pentru ca detritusul rezultat este foarte usor de folosit pentru cartarea litologica a gaurii de sonda.
Cel mai folosit tip de sape cu lame sunt sapele cu lame tip STEP. Acestea sunt proiectate in general pentru formatiuni moi si medii, si pot avea minim 2 lame, cele mai folosite fiind cele cu 3 lame.
Al doilea tip de sape cu lame, sunt sapele de tip CHEVRON. Acestea sunt folosite in special in formatiuni medii si tari, si cu precadere la forarea tubajelor si a cimentului din gaurile de sonda.
Sapele de foraj cu role - tricon
Sapele cu role sunt un tip de sapa de foraj care are trei dispozitive de taiere in forma de con, fiind montate in asa fel incat sa se intrepatrunda si sa se roteasca impreuna in timp ce sapa se roteste. Corpul sapei poate fi prevazut cu duze sau jeturi prin care se descarca fluidul de foraj.
Sapele cu lame pot fi cu dinti frezati sau cu insertii butoni. Totodata, o alta departajare o face tipul de rulmenti folositi. In general, sape cu rulmenti standard sunt folosite in zona de mica/medie adancime, iar cele cu rulmenti sub presiune sunt folosite pentru marsuri lungi in forajele de medie/mare adancime.
Codul IADC descrie cel mai precis sapele cu role, va spune tipul de sapa, cu dinti sau insertii butoni, pentru ce formatiune este destinata sapa si tipul de rulment utilizat. Aceste coduri vin in ajutorul sondorului pentru a putea identifica sapa cu role de care are nevoie pentru fiecare formatiune in parte.
Prima cifra
1, 2 si 3 caracterizeaza sapele cu role cu dinti frezati, 1 fiind moale, 2 mediu si 3 reprezentand formatiuni dure.
4, 5, 6, 7 si 8 caracterizeaza sapele cu role cu insertii butoni, pentru formatiuni cu duritati diferite, 4 fiind cea mai moale si 8 cea mai dura.
A doua cifra
1, 2, 3 si 4 sunt cifre ce oferta o valoare mai exacta a duritatii rocii pentru care sapa a fost proiectata, precum si durata de viata a unei sape in formatiunea respectiva.
A treia cifra
Aceasta cifra clasifica sapele cu role in functie de tipul de rulmenti / etansare si protectia speciala impotriva uzurii a bratelor sapei.
1. Sapa cu role cu rulmenti standard
2. Sapa cu role cu rulmenti standard, cu racire cu aer
3. Sapa cu role cu rulmenti standard, cu protectie a bratelor ce defineste faptul ca pe bratele ce tin rola sunt montate insertii de carburi metalice
4. Sapa cu role cu rulmenti standard etansi
5. Sapa cu role cu rulmenti standard etansi cu protectie a bratelor
6. Sapa cu rulmenti de presiune etansi
7. Sapa cu rulmenti de presiune etansi, cu protectie a bratelor
Exemple de sape de foraj:
IADC 111 – Sapa cu role cu dinti frezati si rulmenti standard, pentru formatiuni moi, cu rezistenta la compresiune redusa si usor de forat. Descrierea terenului: Roci moi, nestratificate, slab compactate, cum sunt argilele si gresiile slab compactate, marnocalcar, sare, gips si carbune.
IADC 311 – Sapa cu role cu dinti frezati si rulmenti standard, pentru formatiuni dure, semi-abrazive si abrazive. Descrierea terenului: roci abrazive medii si dure, cum ar fi nisipurile cimentate, gresii dure, pietrisuri si bolovanisuri si roci metamorfice alterate.
IADC 537 – Sapa cu role cu insertii butoni cu rulmenti de presiune etansi si protectie a bratelor, pentru formatiuni medii cu rezistenta la compresiune redusa. Descrierea terenului: Roci medii si dure, abrazive, cum sunt gresiile cu lentile de cuart, calcar dur, dolomit, minereuri de hematit, roci compacte, sisturi de cuartit, magma si roci metamorfice cu granulatie mare.
Sapele de foraj PDC
Spre deosebire de sapele cu role, sapele PDC sunt construite dintr-o singura bucata, nevand parti in miscare. Partea activa, taietoare, este formata dintr-o serie de pastile PDC dispuse in forme si diametre variate, in functie de formatiunea pentru care a fost proiectata sapa. Sapele PDC au avantajul ca pot fi folosite la turatii mai mari, astfel avand o rata de penetrare mai mare in formatiuni de roci compacte.
Sapele PDC se impart in doua categorii, cu corp de otel si cu corp dintr-un compozit numit matrix.
Sapele PDC cu corp matrix sunt construite dintr-un material compozit foarte dur, dar destul de casabil, ce incorporeaza fragmente de carburi de tungsten legate de un liant metalic mai moale. Acest tip de material este folosit in special in formatiuni cu abrazivitate mare, iar avantajul ei este ca poate rezista la sarcini de compresie foarte mari, insa fata de otel, are rezistenta scazuta la impact.
Sapele cu corp de otel sunt din punct de vedere metalurgic opuse celor matrix. Au rezistenta mare la impact, dar este relativ moale si fara protectii suplimentare ar fi consumate rapid in medii abrazive. Sapele PDC din otel sunt considerabil mai rezistente decat cele din matrix. O trasatura caracteristica importanta a sapelor din otel este ca pot fi usor reconstruite pentru ca pastilele PDC uzate sau deteriorate pot fi inlocuite destul de usor. Acesta este un avantaj deosebit pentru operatorii de foraj cu costuri mai reduse.
Pastilele PDC
Diamantul este cel mai dur material cunoscut. Aceasta duritate ii confera proprietati superioare pentru taierea oricarui alt material. PDC este extrem de important pentru forare, deoarece este compus din diamante mici, ieftine, ce se pot compune usor in forme utile, numite tablete de diamant. Tabletele de diamante reprezinta partea taietoare a unei sape PDC care intra in contact cu formatiunea geologica. Pe langa duritatea lor, tabletele de diamant PDC au o caracteristica esentiala pentru pastilele PDC: se leaga eficient cu carburi de tungsten care mai departe pot fi alamite de corpul sapei. Diamantele in sine, nu se vor lega intre ele si nici nu pot fi atasate prin alamire.
Pentru a veni in intampinarea profesionistilor din acest domeniu, am decis sa furnizam cele mai bune sape de foraj, pentru o gama variata de servicii din acest domeniu.
La Interra Applications, veti regasi un sortiment bogat de sape foraj, pentru toate etapele procesului de forare si pentru toate tipurile de formatiuni.
