KWALIFIKACJA GIW13 - CZERWIEC 2023

PYTANIE NR 25.
Oblicz ciężar pozorny kolumny rur płuczkowych o średnicy 3½" (średnica zewnętrzna zwornika 4¾") i długości 1000 m zapuszczonej do otworu wiertniczego, w którym płuczka ma gęstość 1210 kg/m3.
Ilustracja przedstawia fragment tabeli dotyczącej rur płuczkowych, co jest istotne w kontekście egzaminu zawodowego dla
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Ciężar pozorny kolumny w płuczce to ciężar w powietrzu pomniejszony o siłę wyporu wynikającą z gęstości płuczki. Wypór zależy od objętości elementów zanurzonych i gęstości cieczy, a wynik podaje się w kN po zachowaniu spójnych jednostek. Dla danych z zadania prawidłowy wynik to 175,6 kN.

Pełne wyjaśnienie:

W wiertnictwie ciężar pozorny (w płuczce) jest mniejszy od ciężaru w powietrzu, ponieważ na zanurzoną kolumnę działa siła wyporu. Idea obliczeń jest taka sama jak w zasadzie Archimedesa: ciecz "odciąża" element o wartość równą ciężarowi wypartej cieczy.

Ogólny zapis zależności można ująć jako:

  • ciężar pozorny = ciężar w powietrzu − wypór,
  • wypór = (gęstość płuczki) × (objętość zanurzonych elementów) × g.

W tym typie zadania kluczowe są trzy elementy:

  • Spójne jednostki: gęstość w kg/m3, długość w m, siły w N i na końcu w kN.
  • Właściwa objętość: wypór zależy od objętości materiału/elementu "wypierającego" ciecz, a nie od samej długości czy średnicy nominalnej bez przeliczenia na pole i objętość.
  • Ujęcie zworników: w praktyce średnica zewnętrzna zwornika (4¾") wpływa na lokalną objętość i wypór, więc trzeba korzystać z założeń/tabel przyjętych w kluczu zadania.

Poprawna odpowiedź 175,6 kN odpowiada sytuacji, w której od ciężaru kolumny (ustalonego wg właściwych danych dla rur 3½" i zworników 4¾" na długości 1000 m) odjęto wypór wynikający z gęstości płuczki 1210 kg/m3.

Dlaczego pozostałe wyniki są błędne? Wartości około 245–246 kN są typowe dla rachunku, w którym pomija się odciążenie od wyporu albo przyjmuje niezgodne dane masowe/geometryczne, co daje zawyżony ciężar. Różnica rzędu 0,7 kN między 175,6 kN i 176,3 kN zwykle wynika z innego zaokrąglenia (np. g, konwersji cal–metr, pól przekroju) lub z przyjęcia innej wartości pośredniej z tabel.

Na egzaminie warto wykonać szybki test sensowności: ciężar pozorny musi być mniejszy od ciężaru w powietrzu, a im większa gęstość płuczki, tym mniejszy ciężar pozorny (większy wypór).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Ciężar pozorny to obciążenie "odczuwane" przez urządzenie wyciągowe, gdy kolumna jest zanurzona w płuczce. Jest mniejszy od ciężaru w powietrzu, bo płuczka działa siłą wyporu. W praktyce: ciężar pozorny = ciężar w powietrzu − wypór.
Im większa gęstość płuczki, tym większy ciężar wypartej cieczy, a więc większa siła wyporu. To odciąża kolumnę i zmniejsza ciężar pozorny na haku. Przy lżejszej płuczce wypór jest mniejszy, więc ciężar pozorny rośnie.
Siłę wyporu liczysz jako: wypór = ρpłuczki × V × g, gdzie V to objętość elementu wypierającego ciecz (zwykle wynikająca z geometrii lub tabel). Kluczowe jest, aby V było w m3, a ρ w kg/m3, wtedy wynik wyjdzie w niutonach.
Zwornik ma większą średnicę zewnętrzną niż rura, więc lokalnie "wypycha" więcej płuczki (większy wypór). W zadaniach egzaminacyjnych bywa to uwzględniane przez przyjęte dane tabelaryczne lub założony udział zworników. Bez takiego założenia wynik może zależeć od przyjętej metody.
Czasem tak, jeśli podano komplet danych geometrycznych i materiałowych (np. średnice wewnętrzne/zewnętrzne, gęstość stali). W wielu zadaniach wiertniczych ciężar w powietrzu i/lub parametry rur bierze się jednak z tabel katalogowych. Wtedy bez tabel nie da się jednoznacznie odtworzyć wyniku.
Najczęstsze pomyłki to: zamiana kg/m3 na g/cm3 bez przeliczenia, brak zamiany N na kN (albo odwrotnie) oraz użycie długości w km zamiast w m. Warto pilnować też konwersji cali na metry, bo średnice podane są w calach.
Takie wartości często wychodzą, gdy liczy się ciężar kolumny "jak w powietrzu" albo gdy wypór zostanie policzony zbyt mały. To typowa pułapka: płuczka zawsze odciąża kolumnę, więc przy realnej gęstości płuczki ciężar pozorny powinien być zauważalnie mniejszy niż ciężar w powietrzu.
Podczas zapuszczania i wyciągania przewodu (tripping) oraz przy kontroli obciążeń na urządzeniu wyciągowym. Ciężar pozorny pomaga ocenić, czy wskazania obciążenia są zgodne z oczekiwaniami, czy nie pojawia się dodatkowe tarcie, przychwycenie lub inna anomalia w otworze.
Częste są: użycie niewłaściwej objętości (np. z pola przekroju bez sprawdzenia wymiarów), nieuwzględnienie elementów o innej średnicy (zworników) oraz zaokrąglanie na zbyt wczesnym etapie. Dobrą praktyką jest zostawić 3–4 cyfry znaczące w krokach pośrednich.
Zrób kontrolę kierunku wpływu: większa gęstość płuczki → większy wypór → mniejszy ciężar pozorny. Druga kontrola: ciężar pozorny nie może być większy od ciężaru w powietrzu. Jeśli wychodzi większy, to zwykle znak błędu znaku (dodanie wyporu zamiast odjęcia) lub jednostek.
info

Około 58% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Według specjalistów z branży: "Ciężar pozorny kolumny w płuczce to ciężar w powietrzu pomniejszony o siłę wyporu wynikającą z gęstości płuczki."

Źródła:

  • Bourgoyne, Adam T. Jr.; Millheim, Keith K.; Chenevert, Martin E.; Young, F.S.: Applied Drilling Engineering, Society of Petroleum Engineers, 1986 (rozdziały dot. obciążeń przewodu i sił w otworze)
  • API Spec 5DP: Specification for Drill Pipe (dane wymiarowe i masowe dla przewodu; odpowiednie tabele/specyfikacje w dokumencie)

Materiały:

  • Podręczniki z wiertnictwa dotyczące mechaniki przewodu i obciążeń na haku
  • Materiały z mechaniki płynów: prawo Archimedesa i hydrostatyka
  • Tabele parametrów rur wiertniczych/płuczkowych i zworników (masa jednostkowa, średnice)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego