Wybrane zagadnienia geotechniczne posadowienia urządzeń wiertniczych

• Autorzy: Macnar Kazimierz , Gonet Andrzej , Stryczek Stanisław

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2021.05.04

Warianty tytułu

EN

Selected geotechnical issues related to the foundation of drilling rigs

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wybrane zagadnienia geotechniczne występujące przy posadowieniu urządzeń wiertniczych do realizacji robót geologicznych objętych m.in. „planem ruchu zakładu wykonującego roboty geologiczne”, w aspekcie projektowania i wykonawstwa ich fundamentów oraz placu manewrowo-składowego wiertni. W konstrukcji urządzenia wiertniczego można wyróżnić co najmniej dwie zasadnicze strefy wymagające często osobnego fundamentowania poszczególnych maszyn: strefę przy otworze wiertniczym, obejmującą podzespoły dźwigowe, maszt i napęd przewodu wiertniczego, oraz strefę tzw. hali maszyn, obejmującą agregaty napędowe wraz z elementami systemu płuczkowego. Fundament pod maszynę przeznaczony jest do montażu na nim konkretnego rodzaju maszyny celem przenoszenia na grunt obciążeń statycznych oraz dynamicznych generowanych w czasie ruchu tej maszyny. W szczególności dokonano przeglądu obowiązujących przepisów prawnych, literatury technicznej oraz norm, a zwłaszcza: API Recommended Practice 51R i 4G, Working platforms for tracked plant, normy Eurokod 7 PN-EN 1997-2:2009. Przedstawiono wartości bezpiecznej nośności niektórych gruntów oraz wielkości nacisków generowanych przez obciążenia statyczne i dynamiczne wybranych urządzeń wiertniczych, mogące być przydatne przy wstępnej ocenie lokalizacji urządzenia wiertniczego w terenie oraz doborze powierzchni i rodzaju fundamentów. Opisano typowe przykłady posadowienia urządzeń wiertniczych w różnych warunkach geotechnicznych na fundamentach bezpośrednich przy zastosowaniu elementów prefabrykowanych takich jak żelbetowe płyty drogowe, płyty drewniane i kompozytowe na bazie tworzyw sztucznych HDPE lub pośrednich z zastosowaniem mikropali. Wskazano istotne elementy procesu projektowania geotechnicznego posadowienia urządzeń wiertniczych oraz ich wykonania. Zakres czynności realizowanych przy ustalaniu geotechnicznych warunków posadawiania powinien być według przepisów prawnych uzależniony od zaliczenia obiektu budowlanego do odpowiedniej kategorii geotechnicznej, a forma przedstawienia geotechnicznych warunków posadawiania oraz zakres niezbędnych badań powinny być uzależnione od zaliczenia obiektu budowlanego do odpowiedniej kategorii geotechnicznej, co dla celów praktycznych zestawiono tabelarycznie w niniejszym artykule. Konstrukcja i wykonanie fundamentów pod urządzenia wiertnicze powinny zapewniać m.in., aby ich drgania własne wystarczająco różniły się od drgań wzbudzonych przez podzespoły urządzenia, a amplitudy drgań były mniejsze od dopuszczalnych oraz aby fundamenty poszczególnych maszyn były odpowiednio zdylatowane od siebie i reszty obiektów (placu wiertni). Przedstawiono wnioski w sprawie bezpiecznego posadowienia urządzeń wiertniczych na podłożach gruntowych, obejmujące m.in. wzmacnianie podłoża, projektowanie samodzielnych, czasowych konstrukcji budowlanych, jakimi są fundamenty pod urządzenia wiertnicze, oraz ich wykonawstwo i ułatwioną likwidację.

EN

This article presents selected geotechnical issues occurring at the foundation of drilling rigs for geological works included in the Operation Plan of a company performing geological works, in the aspect of designing and construction of their foundations and a yard. In the construction of drilling equipment, at least two main zones can be distinguished, often requiring separate foundations for individual machines: the zone near the borehole, including crane components, mast and drill pipe drive, and the so-called machine hall zone, including drive units and elements of mud system. The machine foundation is designed to mount a particular type of machine on it in order to transfer to the ground the static and dynamic loads generated during the movement of the machine. In particular, the current legislation, technical literature and standards were reviewed, especially: API recommended practice 51R and 4G, Working platforms for tracked plant, Eurocode 7 PN-EN 1997-2:2009 Standard. The values of safe bearing capacity of some soils and the magnitude of pressures generated by static and dynamic loads of selected drilling equipment were presented, which can be useful for preliminary assessment of the location of drilling equipment in the field and selection of surface and type of foundations. Typical examples of foundation of drilling rigs in various geotech- nical conditions on direct foundations with the use of prefabricated elements such as reinforced concrete road slabs, wooden slabs and composite slabs based on HDPE plastic or on indirect ones with the use of micropiles were described. The following essential elements of the process of geotechnical design of the foundation of drilling rigs and their execution were indicated. According to legal regulations, the form of presentation of geotechnical foundation conditions and the scope of necessary tests should depend on assigning the building structure to a proper geotechnical category, which for practical purposes is tabulated in this article. The design and construction of foundations for drilling rigs should ensure, among other things, that their intrinsic vibrations are sufficiently different from those induced by subassemblies of the rig, that the vibration amplitudes are smaller than permissible, and that the foundations of individual machines are adequately separated from each other and from the rest of the facilities (yard). Conclusions on the safe foundation of drilling rigs on the ground, including, among others, the strengthening of the ground, design of independent building structures such as foundations for drilling rigs and their execution and removal were presented.

Słowa kluczowe

PL

geotechnika; urządzenia wiertnicze; projektowanie geotechniczne; budowa; fundament

EN

geotechnical engineering; drilling rigs; geotechnical design; construction; foundation

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 77, nr 5
• Strony: 313--322
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz.

Twórcy

autor

Macnar Kazimierz

• Exalo Drilling S.A.

autor

Gonet Andrzej

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

autor

Stryczek Stanisław

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

Bibliografia

• Avallone E.A., Baumeister III T., Sadech A.M., 2007. Marks’ Standard Handbook for Mechanical Engineers. 11th Edition. The McGrawHill Companies, Inc.
• BRE Report 470, 2004. Working platforms for tracked plant: good practice guide to the design, installation, maintenance and repair of ground-supported working platforms (BRE 470). BRE.
• Duszyńska A., Białek K., 2013. Problemy związane z wymiarowaniem platform roboczych. Budownictwo i Inżynieria Środowiska, 4: 199–204.
• Gonet A., Stryczek S., 2020. Podstawy geoinżynierii. Wydawnictwo AGH, Kraków.
• Żak M., Wójcik M., 2011. Posadowienie pośrednie wiertni poszukiwawczej. Geoinżynieria – drogi, mosty, tunele, 5: 36–37.
• Akty prawne i dokumenty normatywne
• API Recommended Practice 4G. Recommended Practice for Maintenance and Use of Drilling and Well Servicing Structures. Second Edition, October 1998.
• API Recommended Practice 51R. Environmental Protection for Onshore Oil and Gas Production Operations and Leases. First Edition, July 2009.
• PN-B-02482:1983 Fundamenty budowlane. Nośność pali i fundamentów palowych. Norma zastąpiona przez PN-EN 1997-1:2008.
• PN-B-03040:1980 Fundamenty i konstrukcje wsporcze pod maszyny. Obliczenia i projektowanie. Norma zastąpiona przez PN-EN 1997-1:2008.
• PN-EN 13369:2018-05 Wspólne wymagania dla prefabrykatów z betonu.
• PN-EN 1997-1:2008 Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne. Część 1: Zasady ogólne.
• PN-EN 1997-2:2009 Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne. Część 2: Rozpoznanie i badanie podłoża gruntowego.
• Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 25 kwietnia 2012 r. w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadawiania obiektów budowlanych (Dz.U. z 2012 r. poz. 463).
• Ustawa z dnia 3 kwietnia 1993 r. o normalizacji (Dz. U. z 1993 r. Nr 55, poz. 251).
• Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. – Prawo budowlane (Dz.U. z 1994 r. Nr 89, poz. 414 z późn. zm.).
• Ustawa z dnia 9 czerwca 2011 r. – Prawo geologiczne i górnicze (tekst jednolity Dz.U. z 2017 r. poz. 2126).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).