Rudarsko-geolo{ki fakultet

Univerziteta u Beogradu

Slavko M. Torbica

Branko A. Lekovi}

ISTRA@NO BU[EWE

Beograd, 2001.

Dr Slavko M. Torbica, dipl. in`. rud.
vanredni profesor, Rudarsko-geolo{ki fakultet
Mr Branko A. Lekovi}, dipl. in`. rud.
asistent, Rudarsko-geolo{ki fakultet

Istra`no bu{ewe

Izdava~:

Rudarsko-geolo{ki fakultet Univerziteta u Beogradu
Beograd, u{ina 7

Recenzenti:

Dr Borivoj Aleksi}, dipl. in`. rud.
redovni profesor u penziji, Rudarsko-geolo{ki fakultet
Dr Vojin ^okorilo, dipl. in`. rud.
vanredni profesor, Rudarsko-geolo{ki fakultet

Tehni~ka priprema:

Branko Lekovi}

Tira`:

300 primeraka

ISBN

86-7352-064-9

Re{ewem odbora za izdava~ku delatnost Rudarsko-geolo{kog
fakulteta Univerziteta u Beogradu br. 2/2001 od 9. aprila 2001.
godine ova kwiga je odobrena za {tampu u kategoriji stalnog
univerzitetskog uxbenika.

[tampa:

GORAPRES

Bu{ewe je danas sasvim sigurno najzastupqeniji tehnolo{ki

postupak kod eksploatacije i kod istra`ivawa le`i{ta mineralnih
sirovina. Osim toga bu{ewe stenskog masiva se izvodi i u svrhu
raznih drugih geolo{kih istra`ivawa, gradwe u stenskom masivu i
na povr{ini zemqe kao i za brojne druge vojne i civilne potrebe.
Raznovrsnost namena i zahteva podrazumeva i bogatstvo tehnolo{kih
postupaka i opreme. U ovoj kwizi, pisanoj da bude univerzitetski
uxbenik studentima rudarstva i geologije akcenat je na istra`nom
bu{ewu sa jezgrovawem. Naime kwiga je pisana za studente geologije
Smera za istra`ivawe le`i{ta mineralnih sirovina za predmet

Istra`no bu{ew

e i za studente rudarstva za predmet

Istra`ni

radovi sa dubinskim bu{ewem

. Nadamo se da }e kwiga korisno

poslu`iti i studentima drugih obrazovnih profila koji slu{aju
sli~ne kurseve bu{ewa, tim pre {to je literatura iz ove oblasti
krajwe deficitarna. U pisawu ovog uxbenika razume se, koristili
smo postoje}e kwige iz ove oblasti, neke poznate priru~nike i
kataloge, uglavnom dva poznata svetska proizvo|a~a opreme i
pribora za bu{ewe

Craelius Atlas Copco

Boart Longyear

. Zahvaqujemo

se predstavnicima ovih firmi u Beogradu koji su nam stavili na
raspolagawe najnoviji katalo{ki materijal.

Tako|e se zahvaqujemo recenzentima dr Borivoju Aleksi}u red.

prof. u penziji i dr Vojinu ^okorilu vanr. prof. na pa`qivom
pregledu teksta, korisnim savetima i predlozima.

Pri pisawu smo se trudili da ne pravimo gre{ke koje smo

uo~ili kod drugih autora i da kwiga uka`e na ciqeve, metode,
mogu}nosti i zahteve istra`nog bu{ewa. Bi}emo zahvalni svima koji
nam uka`u na propuste koje smo napravili da bi slede}e izdawe ovog
uxbenika bilo boqe.

U Beogradu, aprila 2001. godine

Autori

Sadr`aj

1. Uvod................................................................................................................. 1

1.1 Bu{otina i weni elementi................................................................. 2
1.2 Bu{ewe..................................................................................................... 5
1.3 Istra`ivawe le`i{ta bu{ewem...................................................... 6
1.4 Podaci o le`i{tu do kojih se mo`e do}i
istra`nim

bu{ewem...........................................................................

1.5 Istorijski razvoj tehnike bu{ewa.................................................. 13

2. Fizi~ko-mehani~ke, tehni~ke i strukturne osobine stena............ 17

3. Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem........................................................ 31

3.1 Teorija razarawa stene rotacionim bu{ewem............................. 34
3.2 Dijamantske krune................................................................................ 39

3.2.1 Dijamanti........................................................................................ 41
3.2.2 Konstruktivni oblici dijamantskih kruna........................... 45

3.3 Krune sa se~ivom od volfram karbida........................................... 48
3.4 Krune sa se~ivom od polikristala.................................................. 49
3.5 Izbor bu{a}e krune............................................................................ 52
3.6 Postupci jezgrovawa i ure|aji za jezgrovawe............................... 54

3.6.1 Jezgrovawe jednostrukim cevima za jezgrovawe.....................55
3.6.2 Jezgrovawe dvostrukim cevima za jezgrovawe........................ 58
3.6.3 Jezgrovawe dvostrukim cevima sa razdvojenom
unutra{wom

cevi..........................................................................62

3.6.4 Jezgrovawe trostrukom cevi za jezgrovawe............................ 64
3.6.5 Jezgrovawe obrnutim ispirawem.............................................. 68
3.6.6 Jezgrovawe

WIRE LINE

postupkom.............................................69

3.6.7 Jezgrovawe ure|ajem za orijentaciju jezgra............................ 78

4. Fluidi za ispirawe...................................................................................81

4.1 Podela fluida za ispirawe.............................................................. 82
4.2 Materijali za izradu i obradu isplake.......................................... 83
4.3 Izrada isplake..................................................................................... 87
4.4 Funkcije fluida za ispirawe pri bu{ewu....................................88
4.5 Osobine ispirnih fluida i ispitivawe........................................92

4.5.1 Gustina.............................................................................................92
4.5.2 Viskozitet...................................................................................... 94

Sadr`aj

4.5.3 ^vrsto}a gela.................................................................................97
4.5.4 Filtracija......................................................................................98
4.5.5 Sadr`aj peska...............................................................................100
4.5.6 Koncentracija vodonikovih jona (

vrednost).................. 101

4.5.7 Sadr`aj ~vrstih ~estica, vode i uqa......................................102
4.5.8 Hemijska analiza.........................................................................102

4.6 Odstrawivawe nabu{enih ~estica iz isplake........................... 102
4.7 Pumpe za ispirawe.............................................................................104
4.8 Ispirawe bu{otina gasom...............................................................107

5. Pribor za bu{ewe................................................................................... 109

5.1 Spojnice............................................................................................... 111
5.2 Hvata~i jezgra..................................................................................... 112
5.3 Bu{a}e {ipke..................................................................................... 115
5.4 Ispirna glava..................................................................................... 120

6. Ure|aji i oprema za manevrisawe priborom za bu{ewe................ 121

6.1 Torwevi................................................................................................ 122
6.2 Izvlaka~ bu{a}ih {ipki................................................................ 124
6.3

Zadr`a~ bu{a}ih {ipki..................................................................125

6.4 Kotura~e...............................................................................................125
6.5 ^eli~no u`e........................................................................................ 127

7. Bu{ilice................................................................................................... 129

7.1 Bu{ilice sa ru~nim pomerawem vretena.................................... 130
7.2 Bu{ilice sa mehani~kim diferencijalnim pomerawem
vretena..................................................................................................

131

7.3

Bu{ilice sa hidrauli~nim pomerawem vretena........................134

7.4 Bu{ilice sa pokretnom rotacionom glavom.............................. 136

8. Re`im bu{ewa.......................................................................................... 139

8.1 Re`im bu{ewa krunom sa se~ivom od volfram karbida.......... 139
8.2 Re`im bu{ewa krunom sa se~ivom od povr{inski
ugra|enih

dijamanata........................................................................

142

8.3 Re`im bu{ewa krunom sa se~ivom od dijamantske pra{ine
(impregnirano

se~ivo).....................................................................

144

9. Za{tita bu{otine...................................................................................147

9.1 Zacevqewe........................................................................................... 148
9.2 Tamponirawe....................................................................................... 151
9.3 Cementacija.........................................................................................153

10. Likvidacija bu{otine..........................................................................157

1. Uvod

Istra`ivawe le`i{ta mineralnih sirovina predstavqa
specifi~nu multidisciplinarnu rudarsko-geolo{ku ve{tinu od
naro~itog zna~aja za svako rudarsko preduze}e i dr`avu u celini.
Istra`ivawe prethodi otvarawu rudnika ali se tu ne zavr{ava nego
je u ve}em ili mawem obimu prisutno sve vreme dok rudnik radi.
Istra`ivawem se obezbe|uju podaci o veli~ini, obliku i
prostornom polo`aju rudnog le`i{ta, o kvalitetu rude i le`i{nim
uslovima. Na osnovu podataka o veli~ini, odnosno o rudnim
rezervama i podataka o kvalitetu rude mo`e se odrediti vrednost
rude u le`i{tu. Da bi istra`ivana ruda stigla na tr`i{te
prethodno se mora dezintegrisati iz prirodnog okru`ewa i u
najve}em broju slu~ajeva primarno tehnolo{ki preraditi shodno
zahtevima tr`i{ta, odnosno daqe prerade. Da bi neko investirao u
otvarawe rudnika na istra`ivanom le`i{tu i da bi postoje}i
rudnik i daqe proizvodio, tro{kovi istra`ivawa i eksploatacije
rude moraju biti ni`i od cene koju ta ruda posti`e na tr`i{tu. Do
procene tro{kova planirane rudarske eksploatacije mo`e se do}i
primenom slo`ene procedure projektovawa tehnolo{kog procesa sa
kqu~nom ulogom metode i tehnologije otkopavawa. Ova procedura se
provodi u svim fazama in`ewerskog odlu~ivawa

o daqem

istra`ivawu le`i{ta, o otvarawu rudnika na istra`enom le`i{tu,
o promeni metode i tehnologije otkopavawa i kona~no o zatvarawu
rudnika. Za provo|ewe ove procedure kqu~ni zna~aj imaju podaci o
le`i{nim uslovima do kojih se dolazi istra`ivawem le`i{ta.

Op{te prihva}eno je mi{qewe da se in`ewerstvo mo`e

podeliti na dva perioda, do pojave ra~unara i posle pojave ra~unara.
Raniji pristup u domenu rudarskog in`ewerstva odlikovao se
primenom empirijskih metoda koje su stenski masiv opisivale sa
malim brojem parametara. Na primer, klasifikacija
Proto|akonova, {iroko prihva}ena i rado kori{}ena, stenski
masiv opisuje samo jednoaksijalnom ~vrsto}om na pritisak monolita.
U toku projektovawa in`eweri su se oslawali na analogiju i
nezaobilazno li~no iskustvo. Ovakav prstup nije bio zahtevan po
pitawu ulaznih parametara i uglavnom se radilo o opisnim
parametrima do kojih se lako dolazilo. Savremeni in`ewerski
pristup podrazumeva primenu numeri~kih metoda. Kada je u pitawu
naponsko-deformacijska analiza skoro iskqu~ivo se koristi metoda

Uvod

provetravawe, transport, kontrolu procesa itd. Istra`ne bu{otine
se izra|uju sa ciqem istra`ivawa le`i{ta mineralnih sirovina.

Istra`na bu{otina je naj~e{}e slepa podzemna prostorija sa

ulazom bu{otine na povr{ini ili u nekoj drugoj podzemnoj
prostoriji iz koje se bu{i, i dnom bu{otine u stenskom masivu. Ova
specifi~na podzemna prostorija je osim dna ograni~ena i
cilindri~nim zidom. Bu{otina je prostorno potpuno definisana
koordinatama sredi{ta ulaza, dna i pre~nikom (slika br. 1.1). Na
osnovu koordinata po~etka i kraja bu{otine (

X,Y,Z

) lako se mogu

sra~unati svi ostali elementi kao {to su azimut ravni bu{ewa,
padni ugao i du`ina bu{otine. Istra`ne bu{otine koje se bu{e sa
povr{ine naj~e{}e se projektuju kao vertikalne te se ne mo`e
govoriti o azimutu ravni bu{ewa, a padni ugao je 90

. Iz podzemnih

prostorija bu{otine se bu{e u svim pravcima. Padni ugao uzima
vrednosti 0

-90

i ima pozitivan predznak kada se bu{i na dole i

negativan kada se bu{i na gore. Horizontalne bu{otine imaju padni
ugao 0

. Ravan bu{ewa je vertikalna ravan kojoj pripada projektovana

trasa bu{otine. Azimut ravni bu{ewa je ugao koji zaklapa ravan
bu{ewa, gledano od ulaza ka dnu bu{otine, sa pravcem severa u smeru
kazaqke na ~asovniku. Osa bu{otine je zami{qena linija koja spaja
sredi{ta svih popre~nih preseka. Kada se bu{otina projektuje kao
prava, onda je osa prava linija. Tokom bu{ewa uvek dolazi do
izvesnog odstupawa od projektovane trase bu{ewa pa je stvarna osa
prostorna polilinija sastavqena od pravih i krivih segmenata.

Du`ine istra`nih bu{otina se kre}u od nekoliko metara do

nekoliko hiqada metara. Izuzetno za potrebe fundamentalnih
geolo{kih istra`ivawa zemqine kore bu{e se veoma duboke
bu{otine i preko 13000 metara. Prema du`ini istra`ne bu{otine se
svrstavaju u tri kategorije

kratke (plitke) do 500 metara, sredwe

du`ine (dubine) do 1000 metara i duge (duboke) preko 1000 metara.
Pre~nik bu{ewa zavisi od metode i planirane dubine i kre}e se od
nekoliko desetina milimetara do nekoliko stotina milimetara.

Zadwih godina projektuju se i izvode takozvane usmerene

bu{otine ~ija trasa nije prava linija kao i slo`ene vi{ekanalne
bu{otine. U ovom slu~aju kompletna bu{otina se deli na jednostavne
segmente, prave deonice i kru`ne krivine. Potrebno je odrediti
koordinate po~etka i kraja svakog segmenta. Kod kru`nih deonica
neophodno je odrediti i radijus krivine kao i obuhvatni ugao.

Uvod

Slika br. 1.1 Elementi bu{otine

Uvod

bu{ewa je prevazi|en i danas se prakti~no ne koristi. Zamewen je
udarno-rotacionim bu{ewem i odgovaraju}im ma{inama i opremom.

Kada je istra`no bu{ewe u pitawu danas se skoro iskqu~ivo

koristi rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem, zbog brojnih prednosti i
obiqa informacija o le`i{tima mineralnih sirovina i stenskom
masivu uop{te koje se wim mogu pribaviti. Prilikom bu{ewa
odnosno dezintegracije stene na dnu bu{otine pojavquje se problem
izno{ewa nabu{enih ~estica stene iz bu{otine. Za to se koriste
ispirni fluidi: vazduh, voda i vodeni rastvori gline poznati kao
isplake. Pored toga ~esto se pojavquje problem o~uvawa stabilnosti
zida bu{otine koji se re{ava ugradwom kolone za{titnih cevi. Ne
ulaze}i pri tom u specifi~nosti istra`nog bu{ewa u razli~itim
sredinama ve} na osnovu nabrojanog jasno je da je re~ o tehnologiji
istra`nog bu{ewa, a ne o tehnolo{kom postupku ili o radnoj
operaciji ~ak, kako se to ponegde ozna~ava.

1.3 Istra`ivawe le`i{ta bu{ewem

Le`i{ta mineralnih sirovina predstavqaju delove stenskog

masiva u kojima je izvr{ena koncentracija korisnih minerala u
obimu koji im daje ekonomski zna~aj. ^ak i kada se pojavquju na
povr{ini le`i{ta su najve}im delom skrivena u zemqinoj kori.
Istra`no bu{ewe je danas najzastupqeniji oblik istra`ivawa
le`i{ta mineralnih sirovina. Konvencionalnim bu{ewem,
vertikalnim bu{otinama sa povr{ine uglavnom su istra`ivana
le`i{ta koja zale`u horizontalno ili pribli`no horizontalno kao
i veoma velika le`i{ta. Razvojem tehnologije usmerenog bu{ewa
ovaj na~in istra`ivawa postaje najpovoqniji za najve}i broj
morfolo{kih tipova le`i{ta.

Udarnim ili udarno-rotacionim bu{ewem u novije vreme, o

le`i{tu se mo`e dobiti krajwe ograni~en broj informacija.
Prikupqawem ~estica stene koje su vazduhom iznete iz bu{otine ili
wihovim izdvajawem iz isplake formira se uzorak stenskog masiva u
odre|enom intervalu bu{ewa. Hemijskom i mineralo{kom analizom
uzorka mo`e se utvrditi prisustvo korisnih komponenti i wihova
koncentracija. Mogu}e je dakle utvrditi po~etak i kraj
mineralizacije. In`ewerskom analizom rezultata u vi{e bu{otina
izbu{enih po odgovaraju}oj {emi mo`e se interpretirati rudno

Uvod

lika br. 1.2 Prikaz istra`nog bu{ewa iz jame i sa povr{ine

[

]

Uvod

Slika br. 1.3 Izgled postrojewa za istra`no bu{ewe na povr{ini

[24]

Uvod

Slika br. 1.4 Izgled postrojewa za istra`no bu{ewe u jami

[24]

1.4 Podaci o le`i{tu do kojih se mo`e do}i
istra`nim

bu{ewem

Osnovni smisao istra`ivawa le`i{ta mineralnih sirovina je

pribavqawe informacija na osnovu kojih se mo`e doneti odluka o
wegovoj eksploataciji. Rudarska eksploatacija, ili otkopavawe
podrazumevaju metodu i tehnologiju dezintegracije rudnog le`i{ta
iz prirodnog okru`ewa. Izbor metode i tehnologije otkopavawa
predstavqa vi{efazan i dugotrajan proces koji se obavqa u vi{e
iteracija u raznim fazama in`ewerskog odlu~ivawa. Ve} posle
preliminarnih geolo{kih istra`ivawa na osnovu oskudnih i malo
pouzdanih podataka o rudnom le`i{tu bira se metoda, usvaja
tehnologija, analiziraju tro{kovi i na osnovu toga donosi odluka o
daqim istra`ivawima. Ovaj postupak se kasnije ponavqa ~esto i
vi{e puta, sa ve}im brojem pouzdanijih podataka o le`i{tu, sve do
po~etka otkopavawa. Neretko se doga|a da se i tokom eksploatacije
pristupa izmeni metode i tehnologije na bazi novih saznawa o

Uvod

dobiti ~itav niz drugih informacija. Kao pokazateq ispucalosti
stenske mase koristi se

RQD (Rock Quality Designation) Deer

1967

RQD(%)

je linearni pokazateq celovitosti stenskog masiva i

predstavqa procentualno u~e{}e komada jezgra du`ih od 10

ukupnom intervalu bu{ewa.

RQD

je nezaobilazni parametar svih

savremenih klasifikacija stenskog masiva.
Klasifikovawe istra`ivanog stenskog masiva je
op{teobavezuju}e zbog velike primene klasifikacija u in`ewerskoj
praksi. Na bazi odgovaraju}ih klasifikacija je razvijen ~itav niz
empirijskih metoda za izbor parametara metode i tehnologije
eksploatacije le`i{ta, dimenzionisawa prostorija, izbora i
dimenzionisawa podgradnih konstrukcija, izbora ma{ina i alata
itd. Osim toga klasifikacije se danas koriste za procenu
parametara ~vrsto}e i deformabilnosti stenskog masiva na bazi
parametara ~vrsto}e i deformabilnosti monolita. Klasifikovawe
ima dugu istoriju, a i danas se razvijaju novi sveobuhvatniji sistemi
klasifikovawa. Pomenu}emo samo neke od savremenih i ~esto
kori{}enih klasifikacija

geomehani~ka klasifikacija ispucalog

stenskog masiva

RMR (Rock Mass Rating) Bieniawski

1973, 1974, 1976,

1979, 1989; klasifikacija Norve{kog geotehni~kog instituta

Barton,

Lien

Lunde

1974; geomehani~ka klasifikacija za primenu u

rudarstvu

MRMR (Mining Rock Mass Rating) Laubscher 1979

Istra`ivani masiv se klasifikuje na bazi jednoaksijalne pritisne
~vrsto}e monolita, rastojawa izme|u pukotina, broja pukotinskih
sistema i opisa pukotina (zev, ispuna, hrapavost, stawe zidova, itd.).
Svi pobrojani i brojni drugi parametri mogu se odrediti na jezgru.

Na propisno izdvojenim uzorcima iz jezgra standardizovanim

metodama, mogu se izvr{iti kompletna fizi~ko-mehani~ka
ispitivawa monolita.

Na propisno izdvojenim uzorcima iz dela jezgra koji je u rudi

mogu se izvr{iti istra`ivawa vezana za pripremu mineralnih
sirovina.

Na propisno izdvojenim uzorcima iz dela jezgra koji je u rudi

mogu se izvr{iti sva potrebna hemijska istra`ivawa vezana za
sadr`aj korisnih komponenti. Na bazi ovih saznawa mogu se sa~initi
prikazi distribucije korisnih komponenti koji u nekim slu~ajevima
mogu biti opredequju}i kod izbora metode i tehnologije
otkopavawa.

Ispucali stenski masiv je tesno upasovani trodimenzionalni

mozaik rogqastih stenskih blokova nastalih presecawem monolitne
stene pukotinama. Izra|ena podzemna prostorija, eta`a
povr{inskog kopa u ovako ispucaloj steni po svojoj konturi formira
nove blokove, novog, druga~ijeg oblika. Neki od novonastalih

Uvod

blokova imaju kinematsku mogu}nost da skliznu u prazan prostor
izra|ene podzemne prostorije, povr{inskog kopa. Osnovna ideja
teorije kqu~nog bloka

(Shi

Goodman

1982. i

Goodman

Shi

1983

1984) je da se podgra|ivawe, osigurawe podzemne prostorije, kosine
kopa, mo`e sprovesti tako {to }e se spre~iti po~etna pomerawa
najkriti~nije lociranih (kqu~nih) blokova i na taj na~in
onemogu}iti daqi progresivni lom masiva.

Da bi se primenila procedura razvijena na bazi teorije kqu~nog

bloka, kao i da bi se mogle raditi brojne druge strukturne analize
neophodno je sve pukotine razvrstati u pukotinske sisteme i
odrediti im elemente pada (pad i pravac pada). I ovo je mogu}e
odrediti na jezgru pod uslovom da je ono orijentisano tj. da je
primenom odgovaraju}e opreme mogu}e jezgro posle va|ewa iz
bu{otine postaviti u polo`aj koji je imalo u masivu.

1.5 Istorijski razvoj tehnike bu{ewa

Izrada bu{otina u zemqinoj kori je veoma stara ve{tina.

Naime, postoje indicije da su u Kini jo{ pre 2000 godina ra|ene
bu{otine za dobijawe slane vode.

Slika br. 1.6 Udarno bu{ewe sa u`etom u Kini, pre 2000 godina

[18]

Uvod

Slika br. 1.8 Bu{ilica na ru~ni pogon sa ru~nom pumpom za isplaku iz 1886.

godine

[32]

Kao i u mnogim drugim oblastima, napredak je izazvao

pronalazak parne ma{ine. Prvo postrojewe koje je pokretano parnom
ma{inom proizvedeno je 1860. godine. Prva dijamantska kruna
upotrebqena je za bu{ewe 1864. godine. Ru~no okretawe pribora za
bu{ewe zameweno je ma{inskim. Optere}ewe na krunu davano je
ru~no preko poluge. Slede}a faza bila je potpuno mehanizovano
bu{ewe. Savremene ma{ine se odlikuju hidrauli~kim sistemima za
regulaciju optere}ewa na krunu, hidrodinami~kim prenosom snage i
automatskim navrtawem i odvrtawem bu{a}ih {ipki. Kraj pro{log
i po~etak ovog veka obele`avaju ma{ine opremqene procesnim
ra~unarima koje re`im bu{ewa automatski prilago|avaju promeni
radne sredine.

Fizi~ko-mehani~ke osobine stena

^vrsto}a stena

^vrsto}a je svojstvo stenskog masiva da pru`a otpor dejstvu

spoqnih sila. Ako se stenski masiv optereti, i ako se optere}ewe
postepeno uve}ava u jednom trenutku }e dosti}i grani~nu vrednost do
koje stena pru`a otpor bez uve}anih vidqivih deformacija. Svakim
daqim porastom optere}ewa dolazi do loma stene. Vrednost napona u
trenutku loma naziva se ~vrsto}om, na smicawe, zatezawe, pritisak,
u zavisnosti od na~ina optere}ewa pri kome nastupa lom. ^vrsto}a
stenskog masiva ne mo`e da se defini{e jednom veli~inom i za weno
definisawe obi~no se koriste idealizacije zasnovane na empiriji.
Veza izme|u komponenti napona u trenutku loma, uspostavqa se uz
pomo} parametara ~vrsto}e koji ne predstavqaju materijalne
karakteristike stenskog masiva. ^vrsto}a stena odre|uje se
standardizovanim laboratorijskim metodama. Naj~e{}e se u
tehni~kim prora~unima koristi jednoaksijalna ~vrsto}a na
pritisak koja se mo`e odrediti i terenskim metodama ili se ~ak
mo`e proceniti primenom odgovaraju}e metodike. U tabelama od br.
2.2 do br. 2.4 dat je pregled najva`nijih fizi~ko-mehani~kih osobina
stena u nekim na{im le`i{tima. U tabelama su kori{}ene slede}e
oznake

- jednoaksijalna ~vrsto}a na pritisak,

- ~vrsto}a na

zatezawe,

- koheziona ~vrsto}a,

- modul elasti~nosti,

- ugao

unutra{weg trewa,

- Poasonov koeficijent,

- gustina.

Tabela br. 2.2 Osnovne fizi~ko-mehani~ke osobine stena na lokaciji
rudnog tela "Borska Reka" - Rudnici bakra i nemetala

Bor

Opis

(kg/m

)

(MPa)

(-)

Silifikovani
andezit

2810 79,95 7,99 39410 0,21

Kaolinisani
andezit

2770 43,00 6,10 28098 0,22

Sve` andezit

2750 78,00 6,30 33858 0,23

Konglomerat

2790 103,00 10,90 37900 0,22

Borski peliti

- 82,00

7,20

19600 -

Fizi~ko-mehani~ke osobine stena

Tabela br. 2.3 Osnovne fizi~ko-mehani~ke osobine stena na lokaciji
rudnog le`i{ta "Koviqa~a" - Rudnici magnezita Koviqa~a

Opis

(kg/m

)

(MPa)

(-)

(

)

(MPa)

Serpentinit

~vrst (sve`)

2600 71,98 6,28 25,751

0,23 38,63 5,11

Magnezit

slab

2680 25,98 5,62

6,918

0,28

7,32

Magnezit

~vrst

2800 59,68 8,64 30.495

0,22 33,86 8,32

Tabela br. 2.4 Osnovne fizi~ko-mehani~ke osobine stena na
lokaciji rudnog le`i{ta "Veliki Majdan" - Qubovija

Opis

(kg/m

)

(MPa)

(

)

(MPa)

[kriqac

2760 115,4 9,66 30000 56

Dacit

2780 151,1 8,52 44000 63

Ruda

5290 131,8 11,58 56000 57

Merm. kre~wak

2720 56,9 7,68 17000 51 11

Ako se mo`e do}i do uzoraka, a nema nikakve opreme za

ispitivawe, jednoaksijalna ~vrsto}a na pritisak (

) se mo`e

odrediti tzv. deskriptivnim postupkom. U tabeli br. 2.5 date su
pribli`ne ekvivalentne vrednosti za

. Interpolacija izme|u

postoje}ih kategorija vr{i se na osnovu sopstvene procene.

Kada nije na raspolagawu ni jedna od napred navedenih metoda, a

znamo vrstu stene, procenu wene jednoaksijalne ~vrsto}e na pritisak
mo`emo obaviti kori{}ewem tabele br. 2.6. Vrednosti u ovoj tabeli
su tipi~ne vrednosti za sve`u, nealterisanu neraspadnutu suvu stenu.
Ako su uslovi u masivu takvi da se mo`e smatrati da je stena
zasi}ena vodom, treba uzeti 75% vrednosti iz tabele. Za neke
procente vlage treba, izvr{iti interpolaciju izme|u 0,75 i 1,0.
Raspadawe stena ima daleko ve}i uticaj na ~vrsto}u, {to se mora
imati u vidu, uzimaju}i u obzir dubinu eksploatacije, uticaje
intruzija, rasede itd. Za procenu odgovaraju}e redukcije mo`e se
koristiti grafikon na slici br. 2.1. Na slici br. 2.2 dato je
upore|ewe raznih klasifikacija stenskog masiva po ~vrsto}i i
jednoaksijalnoj ~vrsto}i na pritisak.

Fizi~ko-mehani~ke osobine stena

Slika br. 2.1 Procena redukcije vrednosti ~vrsto}e stene u

funkciji wene promene

[

]

Slika br. 2.2 Upore|ewe klasifikacija ~vrsto}e monolita

[

]

Fizi~ko-mehani~ke osobine stena

Tvrdo}a

Tvrdo}a se defini{e kao otpor prodirawu nekog tvr|eg tela,

npr. alata za bu{ewe u stenu. Tvrdo}a se kre}e u veoma {irokim
granicama za razne materijale. Nema jedinstvenog propisanog
postupka za kvantitativno odre|ivawe tvrdo}e. Najve}u primenu kod
odre|ivawa tvrdo}e stena su na{la dva postupka. Prvi je postupak

Shore

-a, a tvrdo}a se izra`ava u [orovim jedinicama (

HS)

. Ovo je

takozvana skleroskopska metoda. Metoda se sastoji u merewu visine
odskoka lakog odbojnika instrumenta sa ugla~ane povr{ine uzorka
stene. Tvrdo}a po [oru kre}e se u granicama od 5 do 105

. Druga je

takozvana sklerometarska tvrdo}a (

Schmidt

) koja se odre|uje sli~nom

procedurom, s tim {to se ispitivawe vr{i na prirodnoj povr{ini
krupnog stenskog uzorka ili stenske mase u prirodnom okru`ewu.
Ova tvrdo}a se kre}e od 10 do 80 u zavisnosti od stene ili rude koja
se ispituje. Stena je mineralni agregat i wena tvrdo}a je definisana
tvrdo}om minerala koji je izgra|uju. Minerali se po tvrdo}i
naj~e{}e klasifikuju kori{}ewem Mosove skale relativne tvrdo}e.
Skala ima 10 stepeni i svaki stepen je predstavqen jednim etalon
mineralom. Minerali sa ve}im stepenom tvrdo}e paraju one sa
mawim stepenom tvrdo}e. Apsolutna tvrdo}a minerala se razlikuje
od wihove relativne tvrdo}e po Mosovoj skali. U tabeli br. 2.7 dat
je uporedni pregled tvrdo}e etalon minerala po Mosovoj i
Rozivalovoj skali. Rozivalova metoda odre|ivawa tvrdo}e prema
otpornosti bu{ewu pokazala je da intervali izme|u odre|enih
stepena tvdo}e nisu jednaki. Tako, na primer, dijamant je oko 140 puta
tvr|i od korunda, korund je 5,5 puta tvr|i od topaza, a topaz je samo
31% tvr|i od kvarca.

Tabela br. 2.7 Tvrdo}e minerala po Mosu i Rozivalu

Mineral

Karakteristi~no svojstvo

Stepen tvrdo}e

Mohs Rosiwal

Talk
Gips

Paraju se noktom

1
2

0,03
1,25

Kalcit
Fluorit
Apatit

Paraju se no`em

3
4
5

4,5

6,5

Feldspat
Kvarc

Paraju staklo

6
7

120

Topaz
Korund
Dijamant

Seku staklo

8
9

175

1000

140000

Fizi~ko-mehani~ke osobine stena

−

(gr/m)

gde je

-te`ina krune pre po~etka bu{ewa, (

)

-te`ina krune posle bu{ewa, (

)

- du`ina intervala bu{ewa, (

)

Prose~ne vrednosti za abrazivnost nekih stena odre|ene ovom

metodom date su u tabeli br. 2.9. Poznavawe abrazivnosti stene ~ije
se bu{ewe planira, veoma je zna~ajno za pravilan izbor krune.

Tabela br. 2.9 Prose~ne abrazivnosti nekih stena

Naziv stene

Abrazivnost,

gr/m

Kre~wak

Dolomit

Gabro

Sijenit

Kvarcni pe{~ar

Granodiorit

143

Granit sitnozrni

263

Poroznost

Prostori u steni neispuweni stenskim materijalom nazivaju se

porama. Prisustvo pora u steni naziva se porozno{}u. Poroznost se
kvantitativno izra`ava koeficijentom poroznosti.

−

gde je

- koeficijent poroznosti

- poroznost

100

⋅

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

−

gde je

- zapreminska masa stene

- gustina stene

Fizi~ko-mehani~ke osobine stena

Sa stanovi{ta tehnologije bu{ewa stene se prema poroznosti

dele u tri grupe:

•

Superporozne

, gde spadaju

{qunkovi, drobine, {upqikavi

kre~waci itd. Pri bu{ewu kroz ove stene isplaka se
uglavnom gubi.

•

Porozne

, gde spadaju

peskovi, pe{~ari, konglomerati,

tro{ni kre~waci itd. Kod ovih stena ima pojava filtracije
isplake.

•

Neporozne

, gde spadaju

gline, lapori, kompaktni kre~waci i

sve eruptivne i metamorfne stene.

Vodopropusnost

Vodopropusnost predstavqa svojstvo stena da kroz svoje pore

propu{taju slobodnu vodu. Vodopropusnost zavisi od veli~ine pora,
wihove strukture i povezanosti. Tako stene koje imaju veoma veliku
poroznost mogu biti potpuno nepropusne za vodu, kao na primer
gline. Na osnovu vodopropusnosti sve stene se mogu podeliti u tri
grupe

•

Vodopropusne, {qunkovi, peskovi i veoma ispucale

karstifikovane stene.

•

Polupropusne, zagliweni peskovi, les, laporci, itd.

•

Vodonepropusne, masivne i kompaktne metamorfne,

magmatske i sedimentne stene bez pukotina.

Vodopropusnost se odre|uje koeficijentom vodopropusnosti,

odnosno koeficijentom filtracije

(m/dan, m/s, cm/s)

. Veli~ina

koeficijenta vodopropusnosti zavisi od razmere i strukture pora
ali i od fizi~ko-hemijskih svojstava te~nosti.

Sklop stene

Kod ~vrstih stena koje se bu{e iskqu~ivo dijamantskim krunama

veoma je va`no poznavati sklop stene. Naro~ito je va`no poznavati
krupno}u mineralnih zrna. Ova osobina je veoma va`na za pravilan
izbor dijamantske krune i prema austrijskim standardima sve stene
su prema krupno}i zrna podeqene na sedam kategorija (tabela br.
2.10).

Fizi~ko-mehani~ke osobine stena

Tabela br. 2.11 Klasifikacija stena po bu{ivosti

Kategorija

stene po

bu{ivosti

Stene

Brzina

bu{ewa

m/h

Koeficijent

~vrsto}e po

M.M.Proto-

|akonovu

treset, les, slaba kreda, pesak i
{qunak bez gline

23-30

0,3-1

treset, slabo vezani pesak, pesak,
glina, laporci, kreda

11-15

1-2

III

slabo vezani pe{~ari, laporci,
kre~waci, sprudni kre~waci,
kompaktna glina, glinovito-
peskoviti sedimenti sa sadr`ajem
sitnog {qunka

5,7-10,0

2-4

glinci, glinovito-peskoviti,
ugqonosni, sericitisani {kriqci,
slab pe{~ar, ~vrst lapor, serpentin

3,5-5,0

4-6

{qunak, hloritsko-sericitsko-
liskunski {kriqci, filiti,
argilo{isti, kre~waci, mermeri,
laporoviti dolomiti, duniti

2,5-3,5

6-7

glinoviti {kriqci, arkozni
pe{~ari, konglomerati, sedimentne
stene sa karbonatnim cementom,
apatiti

1,5-2,5

7-8

VII

amfibolitski {kriqci, silifiko-
vani kre~waci, krupnozrni dioriti
i gabrovi, konglomerati sa frag-
mentima magmatskih stena do 50%

1,9-3,0

8-10

VIII

kvarcni pe{~ari, silifikovani
{kriqci, granitski skarnovi

1,3-2,5

11-14

sijeniti, krupnozrni graniti, jako
silifikovani kre~waci, kon-
glomerati magmatskih stena, ba-
zalti

0,75-1,5

14-16

graniti, granodioriti, silifiko-
vani skarnovi, kvarcne `ice, blo-
kovi magmatskih stena

0,5-0,75

16-18

kvarciti, kalcedonske stene,
gvo`|eviti ro`naci

0,3-0,5

18-20

XII

masivni kvarciti, ro`naci i
korundske stene

0,15-

0,25

20 i vi{e

Fizi~ko-mehani~ke osobine stena

Ispucalost stena

Ispucalost stenskog masiva predstavqa wegovo posedovawe

skupine preloma do kojih dolazi kada se stenski masiv izlo`i
naponima koji prelaze granicu wegove ~vrsto}e. Ukupnost pukotina
jednog podru~ja ~ini pukotinski sklop ili rupturni sklop ako
obuhvata sve vidove ruptura.

Rupture (razlomi) su povr{i fizi~kog diskontinuiteta stenske

mase, odnosno unutra{we grani~ne povr{i u stenskoj masi. Prema
du`ini vektora kretawa blokova paralelno povr{i rupture,
razlikuju se pukotine, kod kojih je to kretawe zanemarqivo, i rasedi
kod kojih je ono toliko da ne mo`e da se zanemari.

Monolit je blok stene ograni~en pukotinama, koji ne sadr`i

nikakve unutra{we grani~ne povr{i. On svojim oblikom i
dimenzijama predstavqa jednu od prakti~nih mera ispucalosti
stenskog masiva.

Pukotine se ~esto pojavquju u skupovima koji imaju neko

zajedni~ko svojstvo, npr.: elemente pada, pru`awe, starost itd.
Ukupnost pukotina jednog podru~ja je

pukotinski sklop

. Grupa

paralelnih pukotina je

sistem

. Skup paralelnih pukotina istog

vremena postanka je

familija

, a skup pukotina sa zajedni~kom osom je

snop

Pukotina je potpuno definisana kada su utvr|ene slede}e wene

karakteristike: na~in postanka, polo`aj u prostoru, orijentacija,
oblik, dimenzije i vrsta ispune i ~vrsto}a zidova pukotine.
Genetske karakteristike pukotine su naro~ito interesantne sa
stanovi{ta ekstrapolacije rezultata na podru~ja koja nisu zahva}ena
istra`ivawima.

Orijentacija pukotine se defini{e azimutom pada i padnim

uglom, odnosno padom i pravcem pada (

dip/dip direction

), na primer

35/120, pri ~emu se dvocifreni broj odnosi na pad, a trocifreni na
pravac pada. Orijentacija tako|e mo`e da bude definisana
pru`awem i padom. Obavezno se vr{i statisti~ka obrada podataka o
orijentaciji ~iji su rezultati osnov za razvrstavawe pukotina u
odgovaraju}e familije. Jedno od osnovnih obele`ja familije je i
gustina pukotina unutar familije ili prose~no rastojawe susednih
pukotina.

Pod oblikom, zatalasano{}u pukotine naj~e{}e se podrazumeva

oblik wene povr{ine u

m-dm

(metar-decimetar) podru~ju, a pod

hrapavo{}u pukotine oblik wene povr{ine u

mm-cm

(milimetar-

centimetar) podru~ju.

Pod dimenzijama pukotine podrazumevaju se wena du`ina i

{irina. Du`ina je najve}e pravolinijsko rastojawe izme|u dva kraja

Fizi~ko-mehani~ke osobine stena

~vrstim vezivom, kre~waci sa sadr`ajem skarna, jako vezani
pe{~ari, silifikovani kre~waci, kvarcni pe{~ari, tufovi,
bazalti itd.

Tvrde i ekstremno tvrde stene daju veliki otpor bu{ewu i imaju

veliki stepen abrazivnosti. Procenat dobijenog jezgra je veliki. Za
bu{ewe se koriste iskqu~ivo dijamantske krune. Zid bu{otine je
stabilan. U ovu grupu spadaju slede}e stene

kvarciti, sitnozrni

graniti, jaspis, ro`naci, pegmatiti itd.

3. Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem je istra`no bu{ewe par

ekselans. Dobro izabranim re`imom bu{ewa uz adekvatan na~in
jezgrovawa i primenu odgovaraju}e opreme ovim postupkom mo`e se
dobiti reprezentativan, neporeme}en uzorak stenskog masiva.
Uspe{nost bu{ewa sa jezgrovawem ne meri se brzinom bu{ewa niti
metra`om nego iskqu~ivo procentom i neporeme}eno{}u izva|enog
jezgra. Rotaciono bu{ewe stene se ostvaruje wenim mehani~kim
razarawem izazvanim rotacijom i pritiskom bu{a}eg pribora (slika
br. 3.1).

Slika br. 3.1 [ema rotacionog bu{ewa

[32]

Postrojewa za rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem nezavisno od

konstrukcije tj. na~ina preno{ewa snage, na~ina nano{ewa
aksijalnog optere}ewa na pribor za bu{ewe, namene, za bu{ewe u
jami ili na povr{ini, funkcionalno se ne razlikuju. U svakom
slu~aju postoji kolona bu{a}eg pribora koja se sastoji od bu{a}e
krune, spojnice (pro{iriva~a), cevi za jezgrovawe, bu{a}ih {ipki i

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Dubina bu{otina sa jezgrovawem se kre}e u {irokom dijapazonu, od
nekoliko metara do nekoliko hiqada metara. Najdubqa istra`na
bu{otina je oko 4500

i izbu{ena je u Ju`noafri~koj Republici sa

dijamantskim krunama pre~nika 59 i 48

Slika br. 3.3 [ematski prikaz postrojewa za bu{ewe iz jame

[32]

1-talo`nik, 2-usisna posuda, 3-usisno crevo, 4-pumpa, 5-potisno
crevo, 6-ispirna glava, 7-bu{a}a {ipka, 8-jezgro, 9-bu{a}a kruna, 10-
povratno crevo,

-pre~nik krune,

-pre~nik jezgra.

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

3.1 Teorija razarawa stene rotacionim bu{ewem

U zavisnosti od alata koji se koristi za bu{ewe primewuju se

dva na~ina razarawa stene rotacionim bu{ewem. Kada se koriste
~eli~ne nazubqene krune ili krune sa se~ivima od volfram karbida
stena se razara rezawem. Kada se primewuju dijamantske krune stena
se razara rezawem i zamarawem. U principu mek{e stene se bu{e
nazubqenim krunama (slika br. 3.4), a tvrde i abrazivne stene se
bu{e dijamantskim krunama (slika br. 3.5).

Izbor odgovaraju}e krune primerene, u prvom redu, tvrdo}i i

abrazivnosti stene koja se bu{i od kqu~nog je zna~aja za uspe{no
bu{ewe. Kada se nazubqena kruna koristi za bu{ewe u tvrdim
stenama, pri nedovoqnoj sili pritiska krune na stenu ili zbog
zatupqenosti zubaca, se~ivo krune ne prodire u stenu i ona stenu
razara zamarawem. Pri tome je izlo`ena velikoj abraziji i brzo
postane neupotrebqiva. U tabeli br. 3.1 dat je intenzitet tro{ewa
razli~itih reznih materijala po metru bu{otine u bazaltu koji ima
bu{ivost izme|u 9. i 10. kategorije. Iz tabele se mo`e uo~iti da je
tro{ewe volfram karbida ~etrdeset puta ve}e od dijamanta.

Tabela br. 3.1 Tro{ewe reznog materijala po metru pri bu{ewu
bazalta

karakteristika

rezni materijal

dijamant volfram

karbid

tro{ewe,

g/m

0,1

relativno tro{ewe

Kod bu{ewa nazubqenom krunom o{tro se~ivo prodire u stenu

dejstvom aksijalne sile

, slika br. 3.6). Da bi se se~ivo krune

urezalo u stenu na dnu bu{otine mora biti ispuwen slede}i uslov

ind

⋅

gde je

ind

- urezna tvrdo}a stene,

(N/mm

)

- povr{ina se~iva u kontaktu sa stenom,

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Ukoliko se~iva bu{a}e krune nisu zatupqena bu{ewe se odvija
konstantnom brzinom koja se mo`e izra~unati po formuli

⋅

gde je

- brzina bu{ewa, (

mm/min

)

- dubina utiskivawa se~iva, (

)

- broj se~iva

- broj obrtaja krune, (

min

-1

)

Slika br. 3.5 Izgled dijamantskih kruna i spojnica

[32]

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Slika br. 3.6 Elementi se~iva od volfram karbida

[3]

[to su se~iva nazubqene krune zatupqenija proporcionalno je

mawa brzina bu{ewa, a ve}a brzina tro{ewa krune. Se~iva od tvrdog
metala se naro~ito ubrzano tro{e pri bu{ewu u abrazivnim
stenama, sa velikim brojem obrtaja i malim aksijalnim optere}ewem
na krunu. Periferne ivice se~iva se ne tro{e samo pri razarawu
stene na dnu bu{otine ve} su izlo`ene i abrazivnom dejstvu
dezintegrisane stene no{ene ispirnim fluidom. Zbog toga su
periferni delovi se~iva naro~ito oja~ani. Preporu~qivo je da se
formira stepenasto dno bu{otine (slika br. 3.7).

Slika br. 3.7 Stepenasto dno bu{otine

[3]

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

stene koja se bu{i i bu{a}e krune, koja sam proces bu{ewa ~ine
matemati~ki neopisivim.

Slika br. 3.8 [ema razarawa stene jednim zrnom dijamanta

[3]

3.2 Dijamantske krune

Dijamantske krune se upotrebqavaju za bu{ewe sredwe tvrdih i

najtvr|ih stena. Radni elementi, krune su dijamanti. Prema polo`aju
dijamanata i wihovoj veli~ini razlikujemo tri tipa dijamantskih
kruna (slika br.3.9).

•

Krune sa povr{inski ugra|enim dijamantima, jednoslojne

(zrnaste)

•

Krune sa povr{inski ugra|enim dijamantima, troslojne

(zrnaste)

•

Krune sa dijamantskom pra{inom (impregnirane)

Zrnaste krune imaju ugra|ene dijamante krupno}e 10 -

80 zrna po

karatu (karat je 0,2 grama). Zrnaste krune se prema veli~ini
ugra|enih dijamanata mogu podeliti na krupnozrne (12 - 20
kom

karat) i sitnozrne (20 - 80 kom/karat). Kod ovih kruna

dijamantska zrna su raspore|ena po nekoj od {ema prikazanih na
slici br. 3.10.

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Slika br. 3.9 Vrste dijamantskih kruna, prema veli~ini i polo`aju
dijamanata

[3]

; a-jednoslojne krune sa povr{inski postavqenim

dijamantima,

-troslojne krune,

-impregnirane krune, 1-~eoni

dijamanti, 2-~eoni dijamanti drugog i tre}eg sloja, 3-bo~ni dijamanti
pro{iriva~i, 4-unutra{wost se~iva, 5-se~ivo od impregniranih sitnih
dijamanata, 6-telo krune

Impregnirane dijamantske krune sadr`e sitnija dijamantska

zrna koja su raspore|ena bez ikakvog reda u se~ivu krune. Ova zrna su
krupno}e iznad 120 po karatu, pa ~ak i do 1000 po karatu. U procesu
bu{ewa ostvaruje se samoo{trewe se~iva tj. cementno vezivo koje
nosi dijamante se tro{i i time otkriva nova zrna. Dijamantska
kruna ima dva osnovna dela

~eli~no telo koje nosi se~ivo i u kome je

navoj za spoj krune sa spojnicom krune (pro{iriva~em) i se~ivo
krune koje je ura|eno postupkom sinterovawa od volfram karbida,
kobalta, `eleza, nikla i dijamantskih zrna.

Slika br. 3.10 Tipi~ne {eme rasporeda dijamantskih zrna

[3]

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Slika br. 3.11 Dijamanti:

-borti,

-karboni

, c

-balasi

[3]

Borti

se najvi{e upotrebqavaju za izradu kruna, izme|u ostalog i

zato jer se ne bruse za drago kamewe. Imaju krupno kristalastu
strukturu, sa jasno izra`enim kristalnim povr{inama i providni
su. Lako se cepaju po ravnima sra{}ivawa. Nazive dobijaju po
podru~jima gde se nalaze, kongoanski, ju`noafri~ki, brazilski.
Kongoanski su mawe tvrdi od brazilskih ali su zato ~vr{}i.
Brazilski imaju dobro razvijene rezne povr{ine.

Karboni

imaju kompaktnu strukturu i naj`ilaviji su. Boja im mo`e

biti razli~ita a najboqi su oni sa crnom bojom i maslinasto-
zelenim prelivom i smolastim sjajem.

Balasi

su svetli dijamanti, ponekad zamu}eni, okruglog oblika i sa

vrlo tvrdom prevlakom. U krune se ugra|uju u prirodnom stawu.

Karboni i balasi su veoma interesantni za bu{ewe zbog svojih

kvaliteta, ali se malo koriste jer su veoma retki u prirodi i imaju
visoku cenu. Ovi dijamanti se koriste za bu{ewe u najte`im
uslovima u polomqenim, jako tvrdim i abrazivnim formacijama.
Kvalitet dijamanata je razli~it i te{ko merqiv. Razni proizvo|a~i
dijamantskih kruna imaju razli~ite kriterijume i oznake kvaliteta.

Prirodni dijamanti ni`ih kategorija koji ne mogu biti

upotrebqeni za izradu nakita selektuju se prema obliku pre wihove
upotrebe za izradu kruna. Zaobqeni dijamanti se odlikuju velikom
otporno{}u na pritisak. Kristali sa o{trim ivicama odlikuju se
velikom sposobno{}u rezawa i koriste se za bu{ewe u sredwe
tvrdim stenama u kojima krune posti`u velike u~inke. Kristali
oblika oktaedra odlikuju se, osim velike sposobnosti rezawa i
velikom otporno{}u na abraziju.

Osim {to se koriste u prirodnom obliku dijamanti se na razne

na~ine pripremaju pre ugradwe u bu{a}e krune. Dijamanti se
usitwavaju razdvajawem po ravnima cepqivosti koje su kod borta
veoma izra`ene. Ovako pripremqeni dijamanti uglavnom se koriste
za ugradwu na ~elu se~iva. Prirodni dijamanti se podvrgavaju
mehani~kom zaobqavawu u svrhu pove}awa otpornosti na habawe.

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Ovakva zrna dijamanta se uglavnom koriste za ugradwu na periferiji
se~iva i u spojnice (pro{iriva~e).

Tabela br. 3.2 Uporedni pregled fizi~ko-mehani~kih osobina nekih
reznih materijala

Svojstvo

Dijamant

Volfram

karbid

WC, W

Korund

^elik

^vrsto}a na
pritisak,

MPa

8800 5600 2500

1000

Tvrdo}a,

Knoop

6000-7000

2000

1000-2000

500

Tvrdo}a po
Vikersu,

MPa

90000 15000 20000

7000

Postojanost na
abraziju 1,1

0,2

0,0

Modul
elasti~nosti,

GPa

900 390 370

200

Gustina,

gr/cm

3,52

9-15

3,95

U ciqu smawewa otpora trewa izme|u dijamantskih zrna i stene

pri utiskivawu dijamanta u stenu, i pove}awa otpornosti na habawe,
zrna dijamanta se poliraju. Tokom polirawa zrna dijamanta
zadr`avaju svoj prvobitni oblik. Uglavnom se koriste tri postupka
polirawa

mehani~ko, hemijsko i polirawe plamenom. Mehani~ko

polirawe se sastoji u tretirawu dijamanata u suspenziji finog
dijamantskog praha u specijalnim posudama za polirawe. Hemijsko
polirawe se sastoji u tretirawu zrna rastvorima soli. Tokom ovog
postupka doga|aju se oksidacioni procesi tokom kojih se zapuwavaju
mikroprsline na povr{inama kristala. Polirawe plamenom se
sastoji u podvrgavawu zrna dijamanta plamenu me{avine kiseonika i
vodonika ili me{avine kiseonika i acetilena. Tokom ovog postupka
tako|e se oksidacionim procesima zapuwavaju mikroprsline na
povr{ini kristala.

[ezdesetih godina pro{log veka su proizvedeni ve{ta~ki

dijamanti koji se odlikuju velikom otporno{}u na abraziju i
velikom tvrdo}om. Ve{ta~ki stvoreni dijamanti uspe{no zamewuju
karbone i balase za bu{ewe u najte`im uslovima. Poznati svetski
proizvo|a~ kruna

Atlas Copco,

na primer, danas za proizvodwu

bu{a}ih kruna koristi iskqu~ivo ve{ta~ke dijamante.

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

3.2.2 Konstruktivni oblici dijamantskih kruna

Za dobar rad dijamantske krune veoma je va`an oblik rezne

povr{ine. Da bi se pove}alo napredovawe te`i se smawewu rezne
povr{ine, i konstrukciji oblika rezne povr{ine primerenom steni
u kojoj se bu{i.

Da bi se tokom bu{ewa obezbedilo izno{ewe dezintegrisane

stene i hla|ewe krune potrebno je ispravno profilisati i
dimenzionisati kanale za prolaz isplake. Izra|uju se krune sa dva
tipa kanala za isplaku. Krune sa kanalima za isplaku sa strane
primewuju se u slu~ajevima kad je uticaj isplake na jezgro mali. Kod
bu{ewa u stenama kod kojih isplaka mo`e znatno da uti~e na jezgro
koriste se krune sa kanalima kroz telo krune. Na slikama br. 3.13 do
3.16 prikazan je izgled dijamantskih kruna sa impregniranim
se~ivom i sa povr{inski ugra|enim dijamantima proizvo|a~a

Atlas

Copco

. Drugi proizvo|a~i imaju i neke druge oblike se~iva.

profil

ravan profil

Slika br. 3.13 Izgled krune sa
se~ivima od volfram karbida

[32]

Slika br. 3.14 Oblici se~iva
impregnirane krune

[32]

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Slika br. 3.15 Izgled krune sa povr{inski ugra|enim dijamantima

[32]

zaobqen profil

dvostepen profil sa kanalima

za isplaku kroz telo krune

Slika br. 3.16 Oblici se~iva kruna sa povr{inski ugra|enim

dijamantima

[32]

Tako|e poznati svetski proizvo|a~ kruna i opreme za bu{ewe

Boart Longyear

standardno nudi profile dijamantskih kruna

prikazane na slici br. 3.17 uz mogu}nost izrade i drugih profila po
posebnim zahtevima kupca. Ruski proizvo|a~i kruna nude
neuporedivo {iri izbor profila dijamantskih kruna.

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

3.3 Krune sa se~ivom od volfram karbida

Krune sa se~ivom od volfram karbida, ili kako se izvorno

nazivaju

TC (tungsten carbide),

koriste se za bu{ewe u mekim i sredwe

tvrdim stenama. Ove krune se izra|uju tako {to se u ~eli~no telo
specijalnim postupcima ugra|uju se~iva od volfram karbida
naj~e{}e u obliku osmostranih prizmi ili plo~ica. Se~iva su tako
postavqena da naizmeni~no prominiraju spoqni i unutra{wi obod
venca krune. Se~iva postavqena po spoqnom obodu obra|uju zid
bu{otine, dok se~iva po unutra{wem obodu obra|uju jezgro. I kod
ovih kruna kanali za isplaku mogu biti sa strane ili kroz telo
krune. Osim za bu{ewe ove krune se koriste i za razbu{ivawe,
odnosno ~i{}ewe bu{otine.

Atlas Copco

je razvio specifi~nu krunu

kod koje je se~ivo izra|eno od komadi}a volfram karbida veli~ine

– 5 mm

, koji su povezani specijalnim cementom. Kruna je sa nazivom

CORBORIT

, i ovaj naziv je za{ti}en. I ova kruna je namewena za

bu{ewe u mekim i sredwe tvrdim stenama, ali se za razliku od
standardnih volfram karbidskih kruna odlikuje mirnijim radom sa
mawe vibracija i boqim kvalitetom izva|enog jezgra. Ove krune su
veoma efikasne u ~i{}ewu bu{otina i uklawawu zaostalih
metalnih delova bu{a}eg pribora u bu{otini.

Volfram karbidsko se~ivo je proizvedeno tehnolo{kim

postupkom metalurgije praha ili metalokeramike. Se~iva se sastoje
od zrnaca volfram karbida krupno}e od 0,3 do 2

i metalnog praha

kobalta (5 - 30%) koji slu`i kao vezivno sredstvo. Pome{ani
metalni prah se presuje u kalupima koji daju oblik se~ivu koje se
proizvodi. Potom se sinterovawem, zagrevawem otpreska ispod
ta~ke topqewa (1400-1500

) metalni prah sjediwuje stapawem

zrnaca kobalta.

Slika br. 3.18 Volfram karbidske krune sa se~ivom u obliku

osmostranih prizmi

[32]

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Slika br. 3.19 Volfram kar-
bidske krune sa se~ivom u
obliku plo~ica

[32]

Slika br. 3.20 Volfram karbid-
ske krune sa se~ivom od cemen-
tiranih komadi}a

[32]

3.4 Krune sa se~ivom od polikristala

Posledwih godina se~iva od polikristala nalaze sve ve}u

primenu kod svih vrsta alata za rezawe i bu{ewe stena ukqu~uju}i i
krune za udarno bu{ewe. Razlog ovako {iroke primene je u ~iwenici
da je tvrdo}a

PDC (polycrystalline diamond compact)

znatno ve}a nego

kod standardnog volfram karbida. Tako|e je i znatno pove}ana
otpornost na abraziju. U odnosu na standardne krune sa volfram
karbidom kod primene ovih kruna rapidno se pove}ava brzina
bu{ewa uz znatno produ`ewe veka. Kod svih

PDC

se~iva sloj

polikristala dijamanta je difuzno spojen sa podlogom od volfram
karbida. Visok modul elasti~nosti volfram karbida

(600-700 GPa)

osigurava krutu osnovu i minimizira deformacije i napone
indukovane u polikristalnom sloju se~iva. Tipi~no

PDC

se~ivo je

kru`na ili poluzaobqena plo~ica pre~nika 12,5

i debqine 1

Danas postoje

PDC

se~iva raznih oblika i veli~ina. U praksi se na

po~etku primene pokazalo da su se~iva sa jednim slojem

PDC

bila

suvi{e krta pa se danas uglavnom proizvode troslojna

PDC

se~iva.

Struktura se~iva je prikazana na slici br. 3.21.

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Slika br. 3.23 Krune sa zaobqenim

PDC

plo~icama

[32]

Slika br. 3.24 Krune sa kockastim

PDC

se~ivima

[32]

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

3.5 Izbor bu{a}e krune

Pravilan izbor bu{a}e krune je od kqu~nog zna~aja za uspe{no

bu{ewe. Po svojim konstrukcionim karakteristikama kruna mora
biti uskla|ena sa ure|ajem za jezgrovawe. Kqu~ni zna~aj kod izbora
krune imaju fizi~ko-mehani~ke osobine stena, a u prvom redu wihova
tvrdo}a i abrazivnost. Op{ta je preporuka i pravilo da se za
bu{ewe mekih i sredwe tvrdih stena koriste krune sa se~ivom od
volfram karbida, a da se za bu{ewe tvrdih i najtvr|ih stena koriste
dijamantske krune. U principu {to je stena koja se bu{i tvr|a
preporu~uje se kori{}ewe krune sa sitnijim dijamantima. Za
bu{ewe najtvr|ih stena koriste se impregnirane dijamantske krune.
Osim veli~ine i kvaliteta dijamantskih zrna od presudnog zna~aja za
pona{awe krune u radu je i tvrdo}a cementnog veziva (

matrix

) koje

povezuje dijamante. Svi proizvo|a~i pribora za bu{ewe imaju
kompletnu lepezu proizvoda za sve stene i najboqe je kod izbora
krune koristiti preporuke i uputstva proizvo|a~a. U tabeli br. 3.3
dat je pregled cementnih veziva sa slovnim oznakama,
identifikacionom bojom i obla{}u primene, proizvo|a~a

Atlas

Copco

. U tabeli br. 3.4 dat je na~in izbora krune za bu{ewe prema

vrsti stene koja se bu{i, wenoj tvrdo}i i abrazivnosti.

Tabela br. 3.3 Vrste cementnih veziva i wihova primena

Tip veziva
(

matrix

)

Identifikaciona
boja

Oblast primene

qubi~asta

Veoma meko vezivo za ekstremno
tvrde i poliraju}e stene

KS (S++)

bakarna i crna

Meko vezivo za tvrde i veoma tvrde
poliraju}e stene

KS (M20D)

bakarna i crna

Meko vezivo za tvrde i veoma tvrde
poliraju}e stene

bakarna

Meko vezivo za tvrde i poliraju}e
stene

crna

Sredwe tvrdo vezivo za tvrde i
sredwe tvrde poliraju}e stene

bakarna, crna,
srebrna

Sredwe tvrdo vezivo za tvrde i
sredwe tvrde poliraju}e stene

srebrna

Sredwe tvrdo vezivo za tvrde i
blago abrazivne i me{ovite stene

crvena

Sredwe tvrdo vezivo za tvrde i
blago abrazivne i me{ovite stene

HH (M18)

zelena

Tvrdo vezivo za tvrde i meke
abrazivne stene

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

3.6 Postupci jezgrovawa i ure|aji za jezgrovawe

Jezgrovawe, ili postupak formirawa vaqkastog ise~ka (jezgra),

stenskog masiva koji se istra`uje, i wegovo izno{ewe na povr{inu
jeste smisao i svrha istra`nog bu{ewa sa jezgrovawem. U zavisnosti
od svojstava stene koja se bu{i i prostornog polo`aja istra`ne
bu{otine vr{i se izbor postupka jezgrovawa. Odre|eni postupak
jezgrovawa podrazumeva primenu odgovaraju}eg aparata za ovu
namenu, tj. odgovaraju}e cevi. Danas se koriste, uglavnom, slede}i
ure|aji odnosno postupci jezgrovawa

•

Jezgrovawe jednostrukom cevi

•

Jezgrovawe dvostrukom cevi

•

Jezgrovawe dvostrukom cevi sa razdvojenom unutra{wom

cevi

•

Jezgrovawe sa trostrukom cevi (

Denison

postupak)

•

Jezgrovawe obrnutim ispirawem

•

Jezgrovawe

WIRE

LINE

postupkom

•

Jezgrovawe ure|ajem za orijentaciju jezgra

Aparat za jezgrovawe mo`e biti veoma jednostavne konstrukcije

kao {to je jednostruka cev ili ~ak veoma slo`ene kao {to je ure|aj
za jezgrovawe

wire

line

postupkom. Svaki aparat za jezgrovawe,

odnosno postupak jezgrovawa ima neke svoje specifi~nosti. No uvek
se aparat za jezgrovawe izvla~i iz bu{otine na povr{inu i iz wega
se vadi jezgro koje se ispira laganim mlazom vode i odla`e u za to
spremqene sanduke sa jasno obele`enim intervalom bu{ewa. Naime,
izuzetno je va`no, pri kasnijem kartirawu izva|enog jezgra i
uzimawu uzoraka za razna fizi~ko-mehani~ka, hemijska i tehnolo{ka
ispitivawa, ta~no znati kotu i koordinate svakog komada jezgra u
istra`ivanom masivu. Ovo je naro~ito va`no zbog nivoa
pouzdanosti izvr{enih interpolacija i ekstrapolacija, odnosno
interpretacije svih bitnih svojstava orudwenog (rudnog le`i{ta) i
okolnog masiva.

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Slika br. 3.25 Va|ewe jezgra iz cevi i odlagawe u sanduk

[24]

3.6.1 Jezgrovawe jednostrukim cevima za jezgrovawe

Jednostruke cevi za jezgrovawe se koriste kod bu{ewa u tvrdim

kompaktnim stenama kod kojih jezgro nije osetqivo na dejstvo
isplake. Koristi se nekoliko konstrukcija jednostrukih cevi i one
se uglavnom razlikuju u polo`aju hvata~a jezgra. Kod nekih
konstrukcija hvata~ jezgra se nalazi u bu{a}oj kruni, a kod drugih u
spojnici, pro{iriva~u. Postoji i veoma jednostavna konstrukcija
jednostruke cevi bez hvata~a jezgra. Kod ove konstrukcije po
zavr{etku bu{ewa teku}eg intervala tj. puwewu cevi jezgrom, sa
isplakom se u aparat za jezgrovawe u prostor izme|u jezgra i zida
cevi unosi krupnozrni kvarcni pesak koji izaziva zaglavqivawe
jezgra, omogu}uje wegovo kidawe i izno{ewe iz bu{otine. Danas se
naj~e{}e koristi konstrukcija cevi prikazana na slikama br. 3.26 i
br. 3.27. Na vrhu cevi nalazi se glava sa navojem za spajawe sa nizom
bu{a}ih {ipki. U dowem delu cevi navrnuta je spojnica-pro{iriva~

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Delovi cevi za jezgrovawe

Glava

Cev

Ku}i{te hvata~a jezgra

Hvata~ jezgra

Bu{a}a kruna

Slika br. 3.27 Sklop jednostruke cevi za jezgrovawe

[24]

Kod ove cevi jednostavne konstrukcije mora se voditi ra~una da se
bu{ewe prekine kada se ona napuni da ne bi do{lo do pritiska glave
aparata na jezgro, {to mo`e izazvati lom jezgra, o{te}ewe cevi i

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

havariju u bu{otini (slo`enije konstrukcije cevi signaliziraju
rukovaocu puwewe cevi, a ma{ine najnovije konstrukcije automatski
iskqu~uju rotaciju, pritisak i onemogu}uju havariju). Kod ove
konstrukcije bu{ewe se prekida manuelno kada bu{a}e {ipke u|u u
bu{otinu za du`inu koja je jednaka du`ini cevi. Prilikom ulaska u
cev jezgro prolazi kroz hvata~ jezgra (elasti~ni ~eli~ni prsten
otporan na habawe). Hvata~ jezgra je priqubqen uz jezgro. Po
spoqnom obodu on je konusan i nalazi se u konusnom ku}i{tu. Po
zavr{enom bu{ewu kolona bu{a}eg pribora se povla~i na gore.
Hvata~ jezgra, budu}i da je priqubqen uz jezgro, povu~en jezgrom
silazi u su`eni deo ku}i{ta, sve ~vr{}e ste`e jezgro i izaziva
wegovo prekidawe. Potom se kompletan bu{a}i pribor iznosi na
povr{inu gde se cev prazni tako {to se prethodno odvrne spojnica.
Kod ponovnog sastavqawa cevi pregleda se hvata~, kruna, spojnica,
navoji i postupak se ponavqa do zavr{etka bu{ewa. Pre svakog
sastavqawa aparata posebna se pa`wa obra}a na hvata~ jezgra jer
pohaban ili slomqen hvata~ ne}e dovoqno ~vrsto uhvatiti jezgro, pa
se mo`e dogoditi da jezgro ostane u bu{otini ili da ispadne iz cevi
prilikom izvla~ewa kolone bu{a}eg pribora na povr{inu. U svakom
slu~aju dogodi}e se havarija koja izaziva zastoj i gubitak jezgra ~ije
je dobijawe svrha istra`nog bu{ewa.

3.6.2 Jezgrovawe dvostrukim cevima za jezgrovawe

Najve}i nedostatak jednostrukih cevi za jezgrovawe je {to cev

rotira oko jezgra. Usled pritiska na bu{a}u krunu i istro{enosti
pribora bu{a}a kolona se ~esto izvije i pri tom cev udara po jezgru.
Ovo izaziva znatna o{te}ewa jezgra, wegovo razarawe, ~esto i
zaglavu jezgra u cevi, a kod mek{ih stena i gubitak jezgra. Osim toga,
jezgro je sve vreme izlo`eno dejstvu ispirnog fluida. Danas se u
praksi skoro iskqu~ivo koriste dvostruke cevi. Jednostruke se
koriste pri prolazu kroz povr{inski sloj raspadnute stene za
ugradwu uvodne oblo`ne kolone.

Dvostruke cevi mogu biti krute, kod kojih se i unutra{wa cev

okre}e zajedno sa spoqnom i okretne, kod kojih unutra{wa cev
miruje. Kod krutih jezgro je za{ti}eno od dejstva ispirnog fluida, a
kod okretnih jezgro je za{ti}eno i od uticaja vibracija. U
zavisnosti od toga da li se koriste tankorezne ili debelorezne
krune i cevi mogu biti tankozidne i debelozidne. Postoji i
specijalna konstrukcija cevi

″

, koja se koristi sa tankoreznim

krunama i novim modelima potpuno hidrauli~nih bu{ilica koje rade

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Delovi cevi za jezgrovawe

1.

Bu{a}a kruna

Spojnica

Ku}i{te hvata~a jezgra

Hvata~ jezgra

Produ`na cev

Spoqna cev

Unutra{wa cev

Sigurnosna navrtka

Ispira~

10.

Ku}i{te le`ajeva

11.

Le`ajevi

12.

Odstojnik

13.

Umetnuti ispira~

14.

Poklopac le`ajeva

15.

Pode{avaju}i ispira~

16.

Rukavac

17.

Glava

18.

Prstenasti osigura~

Slika br. 3.29 Sklop dvostruke
cevi za jezgrovawe

[24]

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Pri naglim i iznenadnim promenama re`ima bu{ewa potrebno je
pribor izvaditi iz bu{otine i utvrditi uzroke promene re`ima.
Pre svakog spu{tawa bu{a}eg pribora u bu{otinu potrebno je
proveriti stawe jezgrenog aparata. Prolaze za isplaku treba
o~istiti, treba proveriti ispravnost le`ajeva i podmazati ih. Kod
jezgrovawa dvostrukim cevima brojni su razlozi poreme}aja
normalnog napredovawa, a naj~e{}e je to blokirawe jezgra u ku}i{tu
hvata~a jezgra kada se jezgruju meke i polomqene stene. Tako|e, ~esto
se doga|a da je unutra{wa cev kriva pa ne prihvata jezgro ili je pak
cev napuwena, a daqi pritisak na slabo i slomqeno jezgro izaziva
wegovu zaglavu u cevi (slika br. 3.30). Kada aparat za jezgrovawe nije
adekvatno stabilizovan, kada aksijalno optere}ewe nije uskla|eno
sa wegovom ~vrsto}om doga|a se da dolazi do izvijawa cevi i
kontakta spoqne i unutra{we cevi, loma jezgra u unutra{woj cevi
kao i wegove zaglave (slika br. 3.31).

Slika br. 3.30 Blokirawe jezgra u
unutra{woj cevi za jezgrovawe

[20]

Slika br. 3.31 Neodgovaraju}a stabi-
lizacija aparata za jezgrovawe

[20]

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Delovi cevi za jezgrovawe

1.

Glava

Adapter

Ku}i{te le`ajeva

Sigurnosna navrtka

Kugli~ni le`ajevi

Ispira~

Kugli~ni le`aj

10.

Rukavac

11.

Pode{avaju}a spojnica

12.

Navrtka

13.

Kru`ni prsten

14.

Spojnica

15.

Mazalica

16.

Odstojnik

17.

Spoqna cev

18.

Razdvojena cev

19.

Ku}i{te hvata~a jezgra

20.

Hvata~ jezgra

21.

Kruna

Slika br. 3.33 Sklop dvostruke
cevi za jezgrovawe sa razdvojenom
unutra{wom cevi

[24]

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

3.6.4 Jezgrovawe trostrukom cevi za jezgrovawe

Ure|aj za jezgrovawe sa trostrukom cevi je tako|e ure|aj

specijalne konstrukcije, a postupak jezgrovawa je poznat pod nazivom

″

Denison

″

. Ovaj postupak se koristi za rad u veoma mekim stenama

osetqivim na dejstvo isplake. Tre}a jezgrena cev u koju ulazi jezgro
je naj~e{}e plasti~na, a kod nekih konstrukcija ure|aja ona je od

~elika, rase~ena uzdu` (

split

) i hromirana radi lak{eg izvla~ewa.

Na slici br. 3.34 prikazan je izgled trostruke cevi sa osnovnim
delovima. Ove jezgrene cevi se koriste u veoma tro{nim i
raspucalim stenama i naro~ito u glinama sklonim bubrewu, tj.
pove}awu zapremine u kontaktu sa vodom. Konstrukcija ove cevi
obezbe|uje potpunu izolaciju od fluida za ispirawe, a {to se
posti`e produ`enom unutra{wom cevi koja se utiskuje u meku
glinovitu stenu (slika br. 3.35). Ova cev je opremqena hvata~em
jezgra posebne konstrukcije prilago|enom osobinama stene. Jezgro
ulazi u tre}u, u ovom slu~aju plasti~nu cev i iz unutra{we cevi se
vadi zajedno sa wom. ^esto se doga|a, a kada se bu{i u glinovitim
stenama sklonim bubrewu, da se jezgro sa tre}om cevi ne mo`e
izvaditi iz unutra{we jezgrene cevi.

Slika br. 3.34 Izgled trostruke cevi za jezgrovawe sa plasti~nom

cevi za prihvat jezgra

[24]

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Slika br. 3.36 Istiskivawe razdvojene unutra{we cevi

[24]

U tom slu~aju unutra{wa cev se zajedno sa jezgrom izvla~i iz aparata
za jezgrovawe a potom se spaja, preko adaptera za ru~nu pumpu pomo}u
koje se plasti~na (tre}a) cev sa jezgrom istiskuje iz unutra{we cevi
(slika br. 3.36). Istiskivawe plasti~ne cevi mo`e se, tako|e,
obaviti i kori{}ewem pumpe za isplaku.

Poznati svetski proizvo|a~ pribora i opreme za bu{ewe

″

Craelius

″

ima ~itavu lepezu trostrukih cevi za uzimawe uzoraka iz

stena osetqivih na dejstvo isplake. Tako aparat za jezgrovawe

GEOBOR

mo`e da se primeni u tri razli~ite kombinacije, odnosno

za tri metoda jezgrovawa. Prvi metod za jezgrovawe sredwe tvrdih
stena prikazan je na slici br. 3.37. Kod ovog sistema koriste se skoro
sve vrste kruna, dijamantske sa povr{inski postavqenim
dijamantima, volframkarbidske, korborit i krune sa se~ivom od
polikristala. Kruna je stepenasta, a kanali za ispirawe su sme{teni
u telu krune.

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Bu{a}a kruna

Ku}i{te hvata~a jezgra

Slika br. 3.37 Bu{a}a kruna za jezgrovawe
u sredwe tvrdim stenama

[32]

Pilot kruna

Pro{iriva~

Ku}i{te hvata~a jezgra

Slika br. 3.38

Bu{a}a kruna za jezgrovawe

u mekim stenama

[32]

Pilot kruna

Pro{iriva~

Ku}i{te hvata~a jezgra

Slika br. 3.39

Bu{a}a kruna za jezgrovawe

u veoma mekim stenama osetqivim na
isplaku

[32]

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Tokom bu{ewa komadi jezgra no{eni ispirnim fluidom kroz

bu{a}e {ipke (7) sti`u do kavezaste spojnice (8) koja dozvoqava
prolaz jezgra kroz otvore po svom obodu. Ova kavezasta spojnica
svajom konstrukcijom mora da omogu}i nesmetano pra`wewe bu{a}ih
{ipki od komada jezgra i povratne isplake uz obezbe|ivawe
potrebne krutosti sistema i prenos obrtnog momenta i aksijalnog
optere}ewa. Jezgra padaju na re{etku sa koje se uzimaju redom i
sla`u u pripremqene sanduke. Isplaka se vra}a u rezervoar isplake
i ponovo, preko usisnog cevovoda i pumpe, upumpava u bu{otinu.

Slika br. 3.40 Jezgrovawe metodom obrnutog ispirawa

[9]

Prednost ovog postupka jezgrovawa je u tome {to se kolona

bu{a}eg pribora ne vadi iz bu{otine i postupak bu{ewa je br`i.
Nedostatak je u ograni~enoj primeni ovog postupka u malom broju
slu~ajeva i u neminovnom gubitku dela jezgra.

3.6.6 Jezgrovawe

WIRE LINE

postupkom

Prethodni

(konvencionalni)

postupci jezgrovawa podrazumevaju

va|ewe kompletne kolone bu{a}eg pribora po zavr{etku intervala
bu{ewa ~ija je du`ina definisana du`inom cevi za jezgrovawe.
Aparat za jezgrovawe ili cev, nalazi se na dnu kolone bu{a}ih
{ipki. Kod dubokih bu{otina ovaj tehnolo{ki postupak izvla~ewa

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

kolone bu{a}eg pribora napoqe mo`e biti veoma dugotrajan.

Metoda jezgrovawa

wire line

obezbe|uje da se posle zavr{enog

intervala jezgrovawa iz bu{otine kroz spoqnu cev i bu{a}e {ipke
na povr{inu izvla~i samo unutra{wa cev sa jezgrom. Spoqna cev sa
krunom i kolonom bu{a}ih {ipki ostaje u bu{otini. Ovaj sistem
jezgrovawa ima vi{e prednosti u odnosu na konvencionalni i on se
danas sve vi{e koristi za jezgrovawe u svim stenskim sredinama.

Kruna

Hvata~ jezgra sa ku}i{tem

Unutra{wa cev

Spoqa{wa cev

Bu{a}a {ipka

Glava aparata za jezgrovawe

Slika br. 3.41 Op{ta {ema jezgro-

vawa

wire line

postupkom

[9]

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Delovi cevi za jezgrovawe

1.

Kopqasta glava

Ku}i{te kanxe

Osovinica

Opruga kanxe

Kanxa

Osovinica

Nosa~ kanxe

Osovinica

Telo kanxe

10.

Matica

11.

Osovina komplet

12.

Sigurnosni ventil

13.

Podmeta~

14.

Kugli~ni le`aj

15.

Ku}i{te osovine

16.

Kompresiona opruga

17.

Matica za pode{avawe

18.

Glava unutra{we cevi

19.

Mazalica

20.

Nose}i le`aj

30.

Unutra{wa cev

31.

Ku}i{te hvata~a jezgra

32.

Prsten zadr`a~

33.

Hvata~ jezgra

40.

Spojnica sa kanxama

41.

Spojnica adapter

42.

Nose}i prsten

43.

Spoqa{wa cev

44.

Stabilizator

Slika br. 3.42 Sklop

wire line

aparata za

jezgrovawe

[24]

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

•

Sigurnosni ventil (12) je dvostruki gumeni prsten koji ima

zadatak da signalizira zaglave jezgra, puwewe cevi i
prestanak bu{ewa. Kada do|e do pove}anog pritiska na wih
usled zaglave jezgra u hvata~u ili cevi, kada se napuni cev
usled pove}anog pritiska, oni se {ire i zatvaraju prolaz
isplake, a {to se registruje na manometru pumpe. Gumeni
prstenovi se postavqaju na dva na~ina (slika br. 3.43).
Pozicija (a) za meke stene sa gumenim prstenovima jedan do
drugog i pozicija (b) za tvrde stene sa ~eli~nim podmeta~em
izme|u wih. U zavisnosti od tipa aparata za jezgrovawe i
~vrsto}e stene koja se bu{i pode{ava se sila pri kojoj se
prstenovi {ire i zatvaraju prolaz isplaci.

•

Matica (10), koja slu`i za pode{avawe zazora izme|u

unutra{we cevi i krune. Kroz ovaj otvor prolazi isplaka i
on se pode{ava prema vrsti stene koja se bu{i. Za meke stene
on je mawi i iznosi oko 1,5

mm,

a za tvrde stene mo`e biti 3

pa i vi{e.

•

Nose}i prsten (42), koji slu`i da se na wega naslawa

kompletna konstrukcija unutra{we cevi za vreme bu{ewa
preko takozvanih ramena.

•

Telo kanxe (9), koje nosi kanxu (bravu) i spaja je sa osovinom,

odnosno unutra{wom cevi.

•

Kanxa (brava) (5) je veoma va`an deo aparata koji ima

funkciju da unutra{wu cev, kada se po spu{tawu u spoqnu
cev osloni ramenima na nose}i prsten, fiksira. Tokom
spu{tawa unutra{we cevi u spoqnu cev za jezgrovawe, kanxe
su uvu~ene. Kada je pozicionirana u radni polo`aj, kanxe se
otvore, zabrave unutra{wu cev i spre~avaju da je jezgro ne
izgura iz le`i{ta. Tokom bu{ewa gorwi deo aparata za
jezgrovawe sa osovinom (11) rotira zajedno sa spoqnom cevi.
Pri tome dowi deo, odnosno unutra{wa cev miruje.

•

Spojnica adapter (41), koja slu`i da se na wu zabrave kanxe i

spoje aparat za jezgrovawe sa spoqnom cevi. Po obodu
spojnice adaptera naj~e{}e je navarena tvrda legura koja
~uva spoqnu cev od prekomernog habawa i stabilizuje aparat
u radu.

•

Spoqa{wa cev (43), koja slu`i da se u wu smesti unutra{wa

cev kako bi na krunu mogla da prenese obrtni momenat i
aksijalno optere}ewe. Gorwim krajem je povezana sa
spojnicom adapterom, a na wen dowi kraj navr}e se spojnica
krune (pro{iriva~).

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

zameniti. Za to vreme ne odr`ava se cirkulacija isplake i nema
rotacije bu{a}eg pribora. Da ne bi do{lo do talo`ewa nabu{enih
~estica i zaglave pribora te`i se maksimalnom skra}ewu ovog
vremena. Iz tog razloga naj~e{}e se radi sa dva aparata. Dok je jedan
u radu drugi se pregleda, podmazuje i kompletira kako bi bio spreman
za spu{tawe odmah po va|ewu onog koji je u radu. Kompletna kolona
bu{a}eg pribora se vadi na povr{inu samo u slu~aju havarija i radi
zamene bu{a}e krune usled istro{enosti ili promene radne sredine.

Delovi izvlaka~a

1.

Steznik za u`e

^eli~no u`e

Alka za vezivawe u`eta

Obrtna glava

Nose}i le`aj

Matica

Osigura~ matice

Zaptivka

Telo

10.

Glava izvlaka~a

11.

Kompresiona opruga

12.

Klin

13.

Kanxa izvlaka~a

Slika br. 3.44 Izvlaka~
unutra{we cevi

[24]

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Na slici br. 3.45 prikazana je

konstrukcija jezgrene

cevi Atlas

Copco Xsafe Wireline size B (60 mm).

Sa navedene skice mo`e se uo~iti
velika sli~nost ovog aparata za
jezgrovawe sa prethodno
pokazanim. Razlika je u nekim
konstruktivnim detaqima, a sam
aparat je funkcionalno identi~an
sa svim ostalim. Ovaj ure|aj za
jezgrovawe je opremqen sa dve
vrste izvlaka~a unutra{we cevi.
Na slici br. 3.47 prikazan je
izvlaka~ koji se koristi kod
bu{otina koje se bu{e nani`e. Na
slici br. 3.48 prikazan je izvlaka~
koji se koristi kod bu{otina koje
se bu{e horizontalno i navi{e u
jamama. Za razliku od prethodne,
ova konstrukcija na svom telu ima

dva gumena prstena (

piston packing

)

koji tesno nale`u na unutra{we
zidove bu{a}ih {ipki i izvlaka~
pretvaraju u klip. Izvlaka~ se
koristi zajedno sa dodatkom
prikazanim na slici br. 3.46 koji
se navrne na zadwu bu{a}u {ipku
po{to se u wu ubaci izvlaka~.
Potom se na dodatak zaka~i
potisno crevo pumpe za isplaku.
Isplaka gura izvlaka~ (klip) dok
ne udari u kopqastu glavu
unutra{we cevi i ne zaka~i se za
wu. Postupak izvla~ewa
unutra{we cevi je identi~an kao i
kod vertikalnih bu{otina.
Unutra{wa cev se, tako|e, u radni
polo`aj u spoqnoj cevi
transportuje isplakom uz pomo}
pomenutog dodatka.

Slika br. 3.45

Wire line

aparat

za jezgrovawe

[32]

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

3.6.7 Jezgrovawe ure|ajem za orijentaciju jezgra

Za utvr|ivawe elemenata pada (ugla pada, pravca pada) pukotina

u nabu{enom jezgru neophodan uslov je da jezgro bude orijentisano.
Orijentacija podrazumeva da komad jezgra izva|en na povr{inu prate
podaci o uglu pada ose bu{otine (jezgra) u tom intervalu i o pravcu
pada, odnosno o azimutu ravni bu{ewa u tom intervalu. Na osnovu
ovih podataka jezgro se na povr{ini u posebnom ure|aju mo`e
dovesti u polo`aj koji je zauzimalo u prirodnom okru`ewu. Aparati
nameweni za ovu vrstu jezgrovawa veoma su sli~ni uobi~ajenim. Dowi
deo cevi prikazan je na slici br. 3.50. Razlika je u tome {to je sa
hvata~em jezgra spregnut i ure|aj za obele`avawe jezgra prikazan na
slici br. 3.49. Radi se o specijalnim no`evima koji prilikom ulaska
jezgra u unutra{wu jezgrenu cev na wemu urezuju naj~e{}e tri
uzdu`ne brazde (slika br. 3.51).

Slika br. 3.49 Peta sa
no`evima

[10]

Slika br. 3.50 Cev za
orijentaciju jezgra

[10]

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem

Slika br. 3.51 Jezgro sa urezanim brazdama

[10]

Slika br. 3.52 Snimak kompasa

[10]

4. Fluidi za ispirawe

Bu{ewe se izvodi uz ispirawe bu{otine sa vodom ili ~e{}e,

posebnim ispirnim fluidom - isplakom (disperznim sistemom vode i
koloidalne gline - bentonita).

Osnovna svrha ispirawa bu{otine je:

•

^i{}ewe dna bu{otine od nabu{enih ~estica stene i
wihovo izno{ewe na povr{inu;

•

Hla|ewe i podmazivawe bu{a}e krune odnosno dleta;

•

Spre~avawe zaru{avawa zidova bu{otine.

Za ispirawe bu{otine primewuju se slede}a dva metoda

ispirawa:

Ispirawe direktnom cirkulacijom

Fluid za ispirawe se upumpava u bu{a}e {ipke, izme|u jezgra i

jezgrene cevi (pri jezgrovawu) i kroz otvore na kruni za jezgrovawe
ili dletu izbija na dno bu{otine. Zatim se prstenastim prostorom
izme|u bu{a}ih {ipki i zidova bu{otine vra}a na povr{inu nose}i
nabu{ene ~estice. Ovo je metod koji se naj~e{}e koristi pri
istra`nom bu{ewu (slika br. 4.1 a).

Slika br. 4.1 Cirkulacija ispirnog fluida u kanalu bu{otine

[3]

Fluidi za ispirawe

Ispirawe indirektnom cirkulacijom

Ovim metodom fluid za ispirawe se upumpava u prstenasti

prostor izme|u bu{a}ih {ipki i zidova bu{otine, ulazi u otvore na
dletu, (izme|u jezgra i jezgrene cevi - pri jezgrovawu), i kroz bu{a}e
{ipke struji ka povr{ini. Ovaj na~in bu{ewa omogu}ava
maksimalno dobijawe uzoraka iz nabu{ene formacije u zonama
gubitka cirkulacije a uzorci ne dolaze u kontakt sa zidovima
bu{otine (slika br. 4.1 b).

4.1 Podela fluida za ispirawe

Termin fluid za ispirawe obuhvata sve fluide koji se koriste u

procesu bu{ewa odnosno ispirawa bu{otine. Isplaka je suspenzija
~vrstih ~estica u te~noj fazi. A te~na faza mo`e biti voda, nafta
ili wihova me{avina (emulzija). ^vrste ~estice mogu biti inertne,
kao nabu{ene ~estice stena ili reaktivne - kao gline koje uti~u na
karakteristike isplake. Hemijski aditivi se dodaju fluidu radi
regulisawa reolo{kih i filtracionih osobina.

Postoje razli~ite klasifikacije tipova fluida za ispirawe, a

naj~e{}e se vr{e prema wihovoj glavnoj komponenti, a to su:

•

voda (slatka i slana);

•

nafta;

•

gas.

Sve fluide za ispirawe mo`emo podeliti na:

1) fluide na bazi vode koji sadr`e:

•

vodu sa koncentracijom elektrolita mawom od 10

g/l,

•

glinu iz slojeva kroz koje se bu{i ili bentonit,

•

mineralne ili organske razre|iva~e,

•

prema potrebi organske koloide (skrob, karboksimetilce-
luloza, polimeri).

2) fluide na bazi slane vode koji sadr`e:

•

vodu ~ija je koncentracija elektrolita ve}a od 10

g/l

•

mineralne koloide,

•

organske koloide,

•

prema potrebi mineralne ili organske razre|iva~e.

Dele se na:

•

zasi}ene slane isplake,

•

isplake na bazi morske vode.

Fluidi za ispirawe

vodom postaju plasti~ni i bubre. U vezi sa sadr`ajem pomenutih
oksida je stepen disperzije i bubrewa gline. Dvovalentni katjoni

pove}avaju sile privla~ewa izme|u listi}a i na taj na~in

smawuju vodenu oblogu. Jednovalentni katjoni

, dovode do

smawivawa sila izme|u listi}a (glina se raspada - disperguje u ve}i
broj sitnih ~estica).

Bubrewe koje mewa reolo{ke karakteristike suspenzije gline,

posebno bentonita u vodi, tako|e mewa strukturu molekula.

Slika br. 4.2 Uzajamni uticaj monmorilonita i vode

[22]

Uobi~ajeno je kori{}ewe industrijski pripremqene gline tzv.

bentonita (ime dobio po gradi}u Fort Benton u Vajomingu gde je
otkriven). Prirodni bentoniti sadr`e kalcijum, a sposobnost
bubrewa se veoma pove}ava ako se kalcijum zameni natrijumom, tako
da su komercijalne bentonitske gline aktivirane hemijskom obradom

Voda koja se koristi za izradu isplake ne sme sadr`ati ve}e

koli~ine soli

(tzv. tvrda voda) zbog nepovoqnog uticaja

na koloidne osobine suspenzije (smawuje bubrewe gline) i efekat
hemijskih aditiva. Dodatkom

NaOH

(kausti~ne sode) ili

(kalcinirane sode) istalo`i}e se

Voda se javqa kao:

•

slobodna ili apsorbovana voda; znatna koli~ina vode mo`e

u}i izme|u listi}a ili ~estica i ima ulogu pri bubrewu
glina;

•

vezana voda, pri ~emu se razlikuje adsorbovana i zeolitska

(me|ulisti~na voda) koja prodire u re{etku kristala i
pove}ava razmak.

Isplake na osnovi vode su koloidne suspenzije koje sadr`e

mineralne i organske koloide.

Fluidi za ispirawe

Koloidi su organski ili mineralni makromolekuli sa jakim

afinitetom prema sredini u kojoj su dispergovani. Oni u te~nosti
prema kojoj imaju afinitet ne stvaraju pravi rastvor ve} sol ili gel,
a pseudorastvori imaju neke specifi~nosti (reolo{ke, bubrewe,
adsorpcija i elektri~ne osobine).

Gline koje se koriste za isplaku sa slanom vodom - atapulgiti,

imaju igli~astu strukturu koja uti~e na slabiju kontrolu
filtracije.

Dodaci isplaci za smawewe filtracije su organski koloidi

koji sekundarno uti~u i na pove}awe reolo{kih vrednosti - skrob,
karboksimetilceluloza

(CMC)

polimeri.

Za kontrolu viskoziteta koriste se razre|iva~i i
deflokulanti koji ujedno reguli{u gel isplake. Razre|iva~i
poboq{avaju koloidno stawe isplake, wenu stabilnost i za{ti}uju
koloide prisutne u isplaci, oni se dele na mineralne i organske.

Mineralni razre|iva~i

su kompleksni fosfati (wihova primena je

ograni~ena na isplake sa temperaturom do 60

, jer su nestabilni na

vi{im temperaturama).

Organski razre|iva~i

su tanini, lignin, derivati lignina i neki

sinteti~ki polimeri. Naj~e{}e se koriste lignosulfonati i to
ferohromlignosulfonat. On se pona{a kao razre|iva~ (u malim
koncentracijama) a inhibitor bubrewa glina i aditiv za kontrolu
filtracije (u vi{im koncentracijama).

Kada je potrebna gustina isplake ve}a od 1300

kg/m

(za pove}awe

protivpritiska na zidove bu{otine radi spre~avawa prodora
podzemnih voda, nafte ili gasa, kao i zaru{avawa bu{otine) to se
posti`e dodavawem ote`iva~a, fino mlevenih nerastvornih
materija koje pove}avaju gustinu isplake a ne uti~u negativno na
ostale osobine. To mogu biti:

- barit

(

BaSO

)

4200 - 4400

kg/m

- hematit

(

)

4900 - 5300

kg/m

- galenit

(

PbS

)

6800 - 7000

kg/m

- kre~wak

(

CaCO

)

2700

kg/m

Hemikalije za obradu isplake

•

Kausti~na soda -

NaOH

- pove}ava

i poboq{ava efikasnosti organskih

materijala (razre|iva~a i aditiva za kontrolu filtracije).

- pove}ava izda{nost glina

Fluidi za ispirawe

•

Inhibitori korozije

Smawuju korozivno dejstvo na metal, isplaka koje imaju

ni`i od 10.

•

Zaptivni materijali

Gubitak ispirnog fluida pri bu{ewu kroz propusne slojeve
se spre~ava dodavawem zaptivnih materijala, ~ija je funkcija
da ispune i zatvore pukotine. Ovi materijali se dele na:
vlaknaste, listi}aste i zrnaste.

4.3 Izrada isplake

Prirodna (po~etna) isplaka je na bazi glina koje ulaze u isplaku

kao nabu{ene ~vrste ~estice iz formacije. Bu{ewe se po~iwe sa
~istom vodom dok se isplaka stvara sama prolaskom kroz glinovite
slojeve. Ova isplaka se upotrebqava pri lakim uslovima rada u
plitkim bu{otinama i poznatim formacijama. U toku bu{ewa kroz
formacije koji ne sadr`e glinene sastojke isplaka gubi svoju
koloidalnost i glinene ~estice usled glinizacije zidova bu{otine.

Koli~ina gline koja je potrebna za pripremu jedini~ne

zapremine isplake odre|ene viskoznosti zavisi od disperzije gline.
Zapreminska izda{nost je broj kubnih metara isplake odre|ene
viskoznosti (15

mPas

) koji se mogu dobiti od jedne tone gline

(bentonita).

Potrebna zapremina gline za izradu 1

isplake mo`e se izra~unati

na slede}i na~in:

−

(

)

Masa gline potrebne za pripremu 1

isplake mo`e se izra~unati na

slede}i na~in:

⋅

(

)

gde je:

- gustina gline (sredwa vrednost 2400

kg/m

)

Fluidi za ispirawe

- gustina vode (1000

kg/m

)

- gustina isplake,

kg/m

Zapremina isplake potrebne za izradu odre|ene bu{otine mo`e se
izra~unati na slede}i na~in:

(

)

gde je:

- zapremina bu{otine,

- zapremina rezervoara,

-gubitak isplake u bu{otini,

(zavisi od propusnosti stena

kroz koje se bu{i)

Masa gline potrebne za izradu bu{otine mo`e se izra~unati na
slede}i na~in:

⋅

(

)

gde je:

- masa gline potrebne za pripremu 1

isplake,

- zapremina isplake potrebne za izradu bu{otine,

Kvalitet i osobine isplake se prilago|avaju u zavisnosti od

slojeva kroz koje se bu{i (tj. wihovog mineralo{kog sastava) i
dubine (pritiska koji u wemu vlada).

Isplaka svojim osobinama treba da doprinese brzom i

nesmetanom napredovawu bu{ewa, sigurnosti, spre~avawu te{ko}a
kao {to su zaglave i lomovi alata i izvo|ewe ostalih operacija u
kanalu bu{otine.

4.4 Funkcije fluida za ispirawe pri bu{ewu

U procesu bu{ewa fluid za ispirawe kao tehnolo{ka te~nost

ima veliki broj funkcija od kojih su najva`nije:

Uklawawe nabu{enih ~estica sa dna bu{otine i wihovo
izno{ewe na povr{inu

Ovo je primarna i najva`nija funkcija isplake u procesu

bu{ewa. Ispirni fluid uklawa nabu{ene ~estice sa dna bu{otine i
iznosi ih na povr{inu. Brzina uzlazne struje ispirnog fluida, treba

Fluidi za ispirawe

dostupna, iznad aparata za jezgrovawe se postavqa sediment cev,
otvorena sa gorwe strane, za sakupqawe krupnih nabu{enih ~estica
koje se ne mogu izneti do povr{ine.

Koli~ina fluida u cirkulaciji zavisi od pre~nika bu{otine i

bu{a}ih {ipki, veli~ine nabu{enih krhotina i gustine stenskog
materijala.

Transportni kapacitet ispirnog fluida zavisi od slede}ih

faktora: gustine i viskoziteta fluida, dimenzija i oblika
nabu{enih ~estica, rotacije bu{a}eg pribora i odnosa gustine
~estica stene prema gustini ispirnog fluida.

Hla|ewe i podmazivawe pribora za bu{ewe i krune

Toplota koja se stvara mehani~kim radom krune na dnu

(prilikom dislokacije stene), usled rotacije alata i trewa o zid
bu{otine i od temperature slojeva (geotermski gradijent) mo`e
izazvati o{te}ewe, deformisati bu{a}i pribor i krunu. Fluid
svojim kontinuiranim strujawem kroz dleto i alat odvodi i prenosi
ovu toplotu na povr{inu. Efekat podmazivawa zavisi od tipa
ispirnog fluida. Svojim koloidnim sastavom isplaka (posebno -
emulziona) doprinosi smawewu trewa i spre~ava prekomerno
stvarawe toplote. U tu svrhu koriste se razli~iti dodaci - aditivi
koji, posebno kod dubokih bu{otina i onih sa velikom devijacijom,
produ`avaju vek trajawa alata.

Spre~avawe zaru{avawa zidova bu{otine

Ispirni fluid treba da ima takva fizi~ko-hemijska svojstva

koja }e osigurati da pre~nik bu{otine bude jednak pre~niku krune
(dleta).

a) Ispirni fluid svojim hidrostati~kim pritiskom stabilizuje

zidove bu{otine tj. neutrali{e (geomehani~ki) pritisak formacije
i spre~ava pomerawe - odlamawe nestabilnih (slabovezanih) delova
iz zida bu{otine, {to se posti`e odgovaraju}om gustinom fluida.

b) Pojedine stene kao {to su gline, glinoviti lapori, {kriqci

u prisustvu vode bubre i na taj na~in su`avaju kanal bu{otine {to
mo`e dovesti do pove}awa torzije pri rotaciji bu{a}eg pribora i
wegove zaglave. U ciqu spre~avawa ovih pojava vr{i se obrada sa

Ca(OH)

i tako disocirani joni

spre~avaju bubrewe glina i

pojave deformacija kanala bu{otine.

v) Glinene ~estice iz suspenzije na propusnim i poroznim

delovima kanala bu{otine formiraju glinenu oblogu koja nastaje
filtracijom teku}e faze u propusnu formaciju i tako spre~avaju

Fluidi za ispirawe

daqe prodirawe slobodne vode iz isplake u sloj. Formirawe glinene
obloge spre~ava zaru{avawe nekonsolidovanih i nestabilnih
formacija usled vla`ewa.

Kontrolisawe slojnog pritiska

U toku bu{ewa ispirni fluid treba da obezbedi dovoqan

hidrostati~ki pritisak kako bi se neutralisao pritisak formacije
i spre~io eventualni prodor slojnih fluida (vode, gasa ili nafte) u
kanal bu{otine odnosno omogu}ilo sigurno i nesmetano bu{ewe
kroz slojeve. Reguli{e se gustinom isplake tako da stub ispirnog
fluida ima ve}i pritisak od pritiska formacije (

)

Hidrostati~ki pritisak dat je jedna~inom:

⋅

(

)

gde je:

- gravitacijsko ubrzawe, 9,81

m/s

- dubina bu{otine,

- gustina fluida,

kg/m

Zadr`avawe nabu{enih ~estica i materija za ote`avawe
prilikom prekida cirkulacije

Ispirni fluid ~estice koje iznosi za vreme cirkulacije treba

da zadr`i u sebi kod prekida cirkulacije. Pri stajawu isplaka
prelazi u gel stawe i nabu{eni stenski materijal ostaje nepokretan
u isplaci i ne talo`i se na dnu. Ponovnim pokretawem isplake gel
se razbija i isplaka postaje te~na (prelazi u sol stawe).

Ispirni fluid osim zadr`avawa ~estica za vreme prekida

cirkulacije, mora omogu}iti wihovo izdvajawe na povr{ini.
Izdvajawe krupnijih ~estica se obavqa na vibracionim sitima a
sitnije se kasnije usled gravitacije talo`e u kanalima i talo`nom
rezervoaru.

Spre~avawe korozije pribora za bu{ewe

Slojni fluidi (slane vode,

) mogu imati veoma

izra`eno korozivno dejstvo na celokupnu opremu u bu{otini.
Korozivnost se mo`e eliminisati pove}avawem

vrednosti

isplake ili dodatkom inhibitora korozije i na taj na~in za{titi
pribor i za{titne cevi u bu{otini.

Fluidi za ispirawe

barita ili drugih ote`iva~a), zavisno od potrebnog hidrostati~kog
pritiska u bu{otini.

Ote`avawe isplake

Pre ote`avawa isplake odre|uje se koli~ina materijala za ovu

svrhu (naj~e{}e barita) koja je potrebna po jedinici zapremine
isplake. Potrebna koli~ina ote`iva~a se izra~unava jedna~inom:

−

⋅

(

)

gde je:

- zapremina isplake koju treba ote`ati,

- potrebna gustina isplake,

kg/m

- po~etna gustina isplake,

kg/m

-gustina materijala za ote`avawe,

kg/m

Smawewe gustine

U odre|enim uslovima je potrebno smawiti gustinu isplake {to

se posti`e dodavawem vode, nafte ili lak{e isplake.

Zapremina fluida za olak{avawe koji treba dodati isplaci (po

) je:

−

)

gde je:

- po~etna gustina fluida,

kg/m

- `eqena gustina fluida,

kg/m

- gustina fluida koji se dodaje,

kg/m

Merewe gustine

Gustina isplake se najbr`e i najjednostavnije odre|uje vagom za

isplaku. Vaga za isplaku je jednostavne konstrukcije. Prilago|ena je
za terensku upotrebu sa dovoqnom ta~no{}u merewa. Sastoji se od
postoqa sa le`i{tem i dvokrake poluge sa posudom, poklopcem,
libelom, kliza~em i protivtegom. Na jednom kraku poluge nalazi se
posuda odre|ene zapremine, na suprotnom kraju je protivteg.

Fluidi za ispirawe

Slika br. 4.4 Vaga za merewe gustine isplake

[23]

Na ba`darenom kraku poluge nalazi se skala za o~itavawe s

rasponom: 0,72 - 2,88

kg/dm

Postupak pri merewu se sastoji od slede}ih radwi:

•

skidawe poklopca i puwewe posude isplakom;

•

pa`qivo stavqawe poklopca na posudu, uz lagano okretawe;

•

~i{}ewe spoqne strane posude i poklopca;

•

vaga se postavqa u le`i{te na postoqu;

•

pomicawem kliza~a vaga se uravnote`i;

•

pomo}u libele se proveri horizontalnost;

•

dobijena vrednost o~ita se na skali, kod strelice na kliza~u

(bli`e osloncu).

Gre{ke pri merewu su mogu}e usled nedovoqno napuwene posude

i zapewene isplake.

4.5.2 Viskozitet

Pri strujawu fluida (te~nosti ili gasa) dolazi do trewa izme|u

slojeva fluida koji se kre}u razli~itim brzinama. Viskozitet
isplake je u funkciji:

•

viskoziteta te~ne faze;

•

veli~ine, oblika i broja ~estica ~vrste faze;

•

uzajamnih sila me|u wima.

Za merewe viskoziteta se koriste mar{ov levak i rotacioni

viskozimetar.

Mar{ov levak

omogu}ava brzo utvr|ivawe vrednosti

viskoziteta isplake. Pribor za merewe Mar{ovog viskoziteta
sastoji se od levka sa sitom veli~ine otvora 1,59

(20 otvora po

Fluidi za ispirawe

Ovaj instrument se koristi za merewe plasti~nog viskoziteta,

prividnog viskoziteta, granice te~ewa i ~vrsto}e gela isplake.
Proizvodi se u dve varijante:
- terenski sa 2 broja obrtaja (600 i 300

min

-1

), (slika br. 4.6) i

- laboratorijski sa 6 (600, 300, 200, 100, 6, 3

min

-1

) ili sa kontinual-

nom promenom broja obrtaja.
Plasti~ni

viskozitet,

prividni

viskozitet i granica te~ewa

odre|uju se sa 300 i 600

min

-1

, a ~vrsto}a gela laganim okretawem

ve}eg dugmeta mewa~ke kutije prstima (kod dvobrzinskog modela),
ili pri brzini od 3

min

-1

kod vi{ebrzinskog modela.

Na veli~inu prividnog viskoziteta uti~u veli~ine plasti~nog

viskoziteta (

) i granica te~ewa ispitivane te~nosti (

Plasti~ni viskozitet je prouzrokovan prisustvom ~estica

(~vrste faze) u isplaci (zavisi od wihove koncentracije) i
predstavqa pove}awe sile smicawa iznad ta~ke te~ewa, a izazvan je
otporom trewa izme|u ~vrstih ~estica, ~estica i fluida i smicawa
samog fluida.

Slika br. 4.6 Rotacioni dvobrzinski viskozimetar

[

]

Granica te~ewa je veli~ina naprezawa u isplaci, koja izaziva

prela`ewe isplake iz stawa mirovawa u stawe kretawa. Ovo
naprezawe uslovqeno je silama privla~ewa izme|u ~vrstih ~estica
(aktivne faze) u isplaci tj. elektrosvojstava. Dok isplaka miruje
ove sile su tako raspore|ene, da se privla~ne i odbojne sile nalaze u
ravnote`i. Granica te~ewa ukazuje na veli~inu ovih sila.

Fluidi za ispirawe

Postupak pri merewu se sastoji od slede}ih radwi:

•

uzorak isplake sipa se u posudu do gravirane oznake, i

cilindar urawa sve dok isplaka ne dostigne crtu;

•

ukqu~uje 600

min

-1

, pri~eka da se skala umiri, a zatim na

skali o~itava dobijena vrednost;

•

ukqu~uje 300

min

-1

, pri~eka da se skala umiri, a zatim na

skali o~itava dobijena vrednost.

Rezultati:

(plasti~ni viskozitet)

600

300

(

mPas

)

(prividni viskozitet)

600

/2 (

mPas

)

(granica te~ewa)

(

300

)

⋅

0,478 (

)

4.5.3 ^vrsto}a gela

Kada se prekine tok isplake, ~vrste ~estice u isplaci

nastavqaju kretawe sve dok ne zauzmu polo`aj u kojem postoji
ravnote`a izme|u privla~nih i odbojnih sila tih ~estica i fluida.
^vrsto}a gela karakteri{e sposobnost glinene isplake da zadr`i
~estice stena u suspenziji. Veli~ina ~vrsto}e gela je merilo
minimalno potrebnog naprezawa, koje }e posle izvesnog vremena
mirovawa omogu}iti klizawe ~vrstog tela u isplaci. ^vrsto}a gela
je funkcija sila izme|u ~estica ~vrstih i te~nih materija u isplaci.

S obzirom da se privla~ewe ~estica gline u isplaci razvija

postepeno, veli~ina ~vrsto}e gela zavisi od vremena mirovawa
isplake rastu}i brzo u po~etku a posle mnogo sporije dok se ne
dostigne odre|ena granica.

Za odre|ivawe ~vrsto}e gela obi~no se izvode dva merewa: odmah

nakon prestanka kretawa isplake i nakon mirovawa isplake u
trajawu 10 minuta. Obe vrednosti ~vrsto}e gela bi}e nula kod
idealnih te~nosti, ali }e biti razli~ite kod suspenzija kao {to je
isplaka. Razlika o~itavawa predstavqa merilo tiksotropije
isplake.

Tiksotropija je sposobnost fluida da kada je u stawu mirovawa

pre|e u gel, polu~vrsto stawe i da iz tog stawa, pokretawem pre|e
ponovo u te~no stawe. To je reverzibilno svojstvo.

Merewe ~vrsto}e gela se mo`e vr{iti instrumentima kojima se

meri viskozitet isplake, kao i za to posebno konstruisanim
instrumentima.

Fluidi za ispirawe

manometrima. ]elija za isplaku se sastoji od cilindra, poklopca,
sita, dna i gumenih zaptivki. Filtrira se kroz filter-papir
veli~ine sita a filtrat se sakupqa u menzuru.

Radni pritisak iznosi 700

kPa

, a dobija se preko regulacionog

ventila od komprimovanog azota, vazduha ili

. Meri se koli~ina

te~nosti koja istekne za 30 minuta na temperaturi okoline.

Filter presa je prikazana na slici br. 4.7.

Slika br. 4.7 Filter presa

[

]

Postupak pri merewu se sastoji iz slede}ih faza:

•

}elija se sastavqa slede}im redosledom: dno, gumeni

zaptivni prsten, sito, filter papir, gumeni zaptivni prsten
i cilindar. Cilindar se u~vr{}uje uz dno;

•

}elija se puni isplakom do 6

od vrha i postavqa na nosa~.

Proverava da li se na poklopcu nalazi zaptiva~ i zatim T-
zavrtwem okvirnog nosa~a u~vr{}uje poklopac na }eliju;

•

graduirana menzura se stavqa pod izlivnu cev~icu sme{tenu

na dnu;

•

zatvara se regulacioni ventil, otvara ventil na boci.

Okretawem regulacionog ventila uspostavqa se pritisak od
700

kPa

. Otvara se ventil postavqen na okvirnom nosa~u;

•

ukqu~uje {toperica i zapo~iwe merewe vremena;

•

nakon 30 minuta prekida se dovod vazduha zatvarawem

ventila postavqenog na okvirnom nosa~u. Otvarawem
ispusnog ventila ispu{ta se vi{ak pritiska iz }elije;

•

o~itava zapremina filtrata sakupqenog u menzuri.

Fluidi za ispirawe

Koli~ina izdvojenog filtrata izra`ena u

ozna~ava stepen

filtracije.

U praksi se izvodi i skra}eni postupak filtracije u trajawu od

7,5 minuta, koli~ina filtrata prikupqena za to vreme se o~ita i
mno`ewem sa dva daje pribli`nu vrednost koliko bi se sakupilo
posle 30 minuta.

Osim koli~ine filtrata, meri se debqina glinene obloge i wen

kvalitet.

4.5.5 Sadr`aj peska

Odre|ivawe sadr`aja peska u isplaci je neophodno jer

prekomerna koli~ina peska izaziva formirawe debele porozne
glinene obloge na zidu bu{otine, ili se pove}ava gustina isplake i
dolazi do talo`ewa na dnu bu{otine oko alata kad je cirkulacija
isplake prekinuta. Visoki sadr`aj peska tako|e mo`e delovati
abrazivno na delove ispirne pumpe, potisne vodove, bu{a}e {ipke i
ostalu opremu.

Pod sadr`ajem peska obuhvatamo sve ~vrste ~estice u isplaci

~ije dimenzije su ve}e od 74

(zadr`avaju se na situ sa 200 otvora

po in~u).

Oprema za odre|ivawe sadr`aja peska sastoji se od sita sa 200

otvora po in~u, levka i staklene menzure graduirane od 0 do 20% za
direktno o~itavawe sadr`aja peska. Oprema je prikazana na slici
br. 4.8.

Slika br. 4.8 Pribor za odre|ivawe sadr`aja peska

[23]

100

Fluidi za ispirawe

Kod

isplaka

vrednost se kre}e u rasponu 8 - 12, jer ona uti~e

na rastvorqivost organskih razre|iva~a, disperziju gline u vodi i
zato {to bi kisela isplaka delovala korozivno na bu{a}i pribor.

4.5.7 Sadr`aj ~vrstih ~estica, vode i uqa

Meri se ne samo kao osnova za kontrolu sadr`aja uqa u

emulzionim isplakama, ve} tako|e kao pomo} pri kontroli osobina
isplake. Sadr`aj ~vrste faze uti~e na brzinu bu{ewa i reolo{ka
svojstva isplake. Kontrola ~vrstih ~estica na optimumu je veoma
po`eqna za ukupno poboq{awe svojstava isplake.

Ovim merewem se dobija zapreminski sadr`aj ~vrstih ~estica

koje sadr`i uzorak isplake, te zapreminski sadr`aj vode i
eventualno uqa u uzorku isplake.

Merewe se izvodi zagrevawem poznate koli~ine uzorka isplake

i hla|ewem isparewa vode i uqa iz uzorka. Kondenzat se hvata u
staklenu menzuru i meri. Iz odnosa koli~ine uzorka i kondenzata
utvr|uje se sadr`aj ~vrstih i te~nih sastojaka isplake.

Za odre|ivawe sadr`aja ~vrstih ~estica i te~ne faze u isplaci

slu`i retorta koja se sastoji od }elije za isplaku, pla{ta greja~a,
greja~a, poklopca, kondenzatora i menzure.

4.5.8 Hemijska analiza

Hemijska analiza filtrata i isplake se vr{i kao pomo} kod

identifikacije zaga|iva~a i pri kontroli osobina isplake. Ove
analize mogu biti kvalitativne ili kvantitativne i obuhvataju:
alkalnost, sadr`aj karbonata, hlorida, kalcijuma, sulfata,

elektrootpornost itd.

4.6 Odstrawivawe nabu{enih ~estica iz isplake

Fluid za ispirawe iznosi iz bu{otine nabu{ene ~estice koje

treba odstraniti pre ponovnog utiskivawa fluida u bu{otinu.
^i{}ewe se obavqa u sistemu kanala i bazena talo`ewem,
vibracionim sitima i hidrociklonima.

102

Fluidi za ispirawe

^i{}ewe fluida u kanalima i talo`nicima

Talo`ewe krupnijih ~estica se vr{i u talo`nom rezervoaru a

odatle fluid prelazi u kanale koji povezuju sve rezervoare. Kanali
su razli~itih dimenzija odnosno du`ina, zavisno od koli~ine
isplake koja treba da cirkuli{e.

Slika br. 4.9 Sistem kanala i talo`nika

[3]

Oni su nagnuti (1-2

) a na pojedinim delovima dna su pregrade koje

usporavaju tok fluida i omogu}avaju talo`ewe ~vrstih ~estica.
Ispirni fluid iz kanala prelazi u usisni rezervoar iz kojeg pumpa
pre~i{}en fluid ponovo potiskuje u bu{otinu.

^i{}ewe fluida vibracionim sitima

Kod bu{otina koje su ve}e dubine i kada se zahteva ve}a

kontrola osobina isplake za pre~i{}avawe se koriste vibraciona
sita.

Slika br. 4.10 Vibraciono sito

[25]

103

Fluidi za ispirawe

Klipne pumpe po svojim tehni~kim karakteristikama vi{e

odgovaraju uslovima koji se pojavquju u toku bu{ewa.

Centrifugalne pumpe nisu pogodne, usled smawewa kapaciteta

kao posledice velikih otpora i ve}oj izlo`enosti abrazivnom
delovawu fluida.

Klipne pumpe mogu biti jednoklipne, dvoklipne i troklipne.

Konstrukcija se mo`e zasnivati na jednostranom ili dvostranom
dejstvu klipa. Ove posledwe imaju ravnomernije potiskivawe, bez
ve}ih prekida, naro~ito ako imaju ve}i broj klipova.

Glavne karakteristike pumpi su: mehani~ka snaga, broj hodova,

du`ina hoda, maksimalni unutra{wi pre~nik cilindra.
Ove karakteristike omogu}avaju nam da odredimo:

•

mogu}i kapacitet pumpe,

•

maksimalne radne pritiske,

•

hidrauli~ku snagu.

Ispirne pumpe s cilindrima velikih pre~nika daju veliki
kapacitet i niske pritiske.
Ispirne pumpe s cilindrima malih pre~nika daju mali kapacitet i
velike pritiske.

U uslovima kada jedna pumpa sama ne mo`e obezbediti dovoqan

kapacitet ili pritisak, mogu se spojiti dve pumpe. Paralelno
spojene pumpe imaju zasebne usisne vodove, ali se potiskivawe vr{i
u zajedni~ki vod i kapaciteti se sabiraju. Serijski spojene pumpe -
prva pumpa otpu{ta u usis druge pumpe, a ukupni pritisak je zbir
pojedina~nih pritisaka.

Kapacitet pumpe

Cirkulacijom ispirnog fluida iz kanala bu{otine se iznose

nabu{ene ~estice a brzina izno{ewa zavisi od kapaciteta koji
obezbe|uje pumpa. Kapacitet pumpe zavisi od pre~nika cilindra,
broja hodova klipa u jedinici vremena i du`ine hoda. Kapacitet
ispirnih pumpi se izra~unava prema:

⋅

(

)

gde je:

- hidrauli~ni koeficijent korisnog dejstva (0,8 - 0,9)

A - unutra{wa povr{ina preseka cilindra,

- du`ina hoda klipa,

- broj hodova klipa

105

Fluidi za ispirawe

Slika br. 4.12 [ema pumpe sa jednostranim dejstvom

[32]

Od ure|aja koji se nalaze na pumpi treba pomenuti:

•

vazdu{nu komoru koja slu`i da ubla`i pulsacije te~nosti

tokom potiskivawa. To se posti`e sabijawem vazduha u
komori. Pulsacije su najve}e kod jednoklipnih, jednostranih
pumpi;

•

manometar na kome se o~itava pritisak, koji predstavqa

zbir svih hidrauli~kih otpora u proticawu isplake, koje
pumpa mora da savlada;

•

sigurnosni ventil koji ima ulogu da sa~uva pumpu od

o{te}ewa u slu~aju velikih hidrauli~kih otpora koji se
mogu javiti tokom cirkulacije fluida, ventil se tada otvara
i propu{ta fluid.

Snaga potrebna za pokretawe pumpe se odre|uje formulom:

⋅

(

)

gde je:

- kapacitet ispirne pumpe,

- pritisak koji ostvaruje pumpa,

MPa

- gustina fluida,

kg/dm

- koeficijent korisnog dejstva

106

Fluidi za ispirawe

108

Slika br. 4.13 Oprema za bu{ewe uz ispirawe vazduhom

Nedostaci ispirawa vazduhom (gasom):

•

ovaj na~in se ne mo`e primeniti u glinovitim i
slabovezanim formacijama (pesak, {qunak, obluci). Pri
bu{ewu plasti~nih glina formiraju se krupni komadi koje
ne mo`e izneti struja vazduha. Zidovi bu{otina u nevezanim
stenama, ako nisu podr`ani isplakom, se osipaju, klize i
zaru{avaju;

•

u slojevima sa vodom bu{ewe uz ispirawe vazduhom ili gasom
postaje nemogu}e, i tada se mo`e pre}i na bu{ewe uz
ispirawe penom.

Ispirawe vazduhom (gasom) se naj~e{}e primewuje pri bu{ewu u:

•

stabilnim, ~vrstim stenama, formacijama koje ne sadr`e
glinu i nisu sklone osipawu i ne sadr`e vodu;

•

slojevima koji apsorbuju vodu, bubre i tako smawuju pre~nik
bu{otine;

•

formacijama koje se rastvaraju vodom (mineralne soli);

•

oblastima gde nije mogu}e obezbediti vodu.

5. Pribor za bu{ewe

Rotaciono bu{ewe sa jezgrovawem je postupak mehani~kog

razarawa stene pri kome nastaje cilindri~na podzemna prostorija u
steni ~iji je naziv bu{otina. Kod istra`nog bu{ewa sa jezgrovawem,
bu{otina predstavqa posledicu nastalu va|ewem jezgra. Jezgro kod
dobro projektovanog istra`nog bu{ewa uz primenu adekvatne
tehnologije, odgovaraju}e opreme i pravilno odre|enog re`ima
bu{ewa predstavqa neporeme}eni ise~ak stenskog masiva. Kod dobro
vo|enog istra`ivawa le`i{ta bu{ewem sa jezgrovawem na osnovu
rezultata ispitivawa na jezgru mogu se definisati sva svojstva
stenskog masiva bitna za izbor metode i tehnologije otkopavawa
istra`ivanog le`i{ta.

Iz tog razloga, u prethodnim poglavqima, kqu~ni zna~aj je dat

na~inu razarawa masiva mehani~kim dejstvom bu{a}ih kruna,
bu{a}im krunama i aparatima za jezgrovawe i postupcima
jezgrovawa.

No, kao {to je ranije ve} napomenuto, bu{ewe sa jezgrovawem je

zbir odre|enih procedura, tj. tehnolo{kih postupaka koji
podrazumeva primenu odgovaraju}e opreme i pribora. Zato }e u ovom
poglavqu biti govora o ostalom priboru koji je sastavni deo
postrojewa za bu{ewe i bez koga se bu{ewe ne mo`e obavqati.

Veoma je va`no ista}i da je danas u svetu razvijeno vi{e

standarda koji propisuju dimenzije pribora za bu{ewe. Podrazumeva
se da pribor koji se koristi u jednoj kompoziciji bu{a}eg pribora
mora biti u okviru istog sistema standarda. In`ewersko prakti~no
iskustvo preporu~uje ~ak i istog proizvo|a~a.

Svi poznati standardi nalaze se u jednom od dva merna sistema

•

Metri~ki sistem

•

Anglo-ameri~ki sistem

U metri~kom sistemu najpoznatiji je

″

Craelius

″

standard koji je

uspostavio poznati svetski proizvo|a~ sa istim imenom. Ovom
sistemu pripada i JUS standard koji je izuzev malih razlika
istovetan

″

Craelius

″

standardu.

U Anglo-ameri~kom (

inch

) sistemu bitna su dva standarda

DCDMA

(

Diamond Core Drill Manufacturers Association

) tj. Ameri~ki

standard i

CDDA

(

Canadian Diamond Drilling Association

) tj. Kanadski

standard.

Pribor za bu{ewe

Svi standardi propisuju spoqa{wi i unutra{wi pre~nik

dijamantske krune, spoqa{wi pre~nik spojnice. Standardizovane su
i dimenzije ostalog pribora, vrste materijala od koga se izra|uju i
na~in spajawa.

Metri~ki standard propisuje deset veli~ina kruna (36, 46, 56, 66,

76, 86, 101, 116, 131, 146) koje se upotrebqavaju sa raznim tipovima
cevi za jezgrovawe. U ovom sistemu predvi|eno je da spojnica
pro{iriva~ ima pre~nik 0,2 - 0,3

ve}i od spoqnog pre~nika

odgovaraju}e krune. Na slici br. 5.1 dat je uporedni prikaz
standardnih pre~nika bu{ewa, wima odgovaraju}ih cevi za
jezgrovawe, bu{a}ih {ipki i oblo`nih kolona

Craelius

DCDMA

standarda.

5.1 Spojnice

Spojnica krune (pro{iriva~) spaja bu{a}u krunu sa cevi za

jezgrovawe, odnosno aparatom za jezgrovawe. Izra|uje se od
kvalitetnog alatnog ~elika. Mo`e biti u standardnoj izradi ili
slu`i i kao pro{iriva~ kada ima ugra|ena se~iva od volfram
karbida ili dijamantska se~iva. U tom slu~aju odr`ava pre~nik
bu{otine i stabilizuje jezgrenu cev. Izgled spojnice pro{iriva~a
prikazan je na slici br. 5.2.

Slika br. 5.2 Spojnice pro{iriva~i

[32]

111

Pribor za bu{ewe

5.2 Hvata~i jezgra

Hvata~ jezgra ima funkciju da pri podizawu aparata za

jezgrovawe, a po zavr{enom bu{ewu, ~vrsto stegne jezgro i omogu}i
wegovo kidawe. Tako|e, omogu}ava prihvat jezgra u cevi do izno{ewa
na povr{inu. Hvata~ jezgra se zavisno od tipa aparata za jezgrovawe
nalazi u kruni ili u spojnici. Mogu} polo`aj hvata~a sa principom
wegovog delovawa prikazan je na slici br. 5.3. Hvata~ je sa
unutra{we strane nazubqen kako bi {to ~vr{}e uhvatio jezgro.
Ku}i{te hvata~a jezgra je konusno, kao i spoqna strana hvata~a.
Izra|uje se od kvalitetnog visoko elasti~nog i `ilavog ~elika.

Jezgro, formirano se~ivima po unutra{wem obodu krune,

prolazi kroz hvata~ i spojnicu i ulazi u cev. Pri nailasku na hvata~
potisne ga u gorwi deo ku}i{ta i {ire}i ga, uz blagi otpor prolazi
kroz wega. Po zavr{enom bu{ewu tj. puwewu cevi prekida se
rotacija i kompozicija bu{a}eg pribora se ure|ajima za
manevrisawe povla~i navi{e. Hvata~, po{to je priqubqen uz jezgro,
povla~i se u su`eni deo ku}i{ta i sve ~vr{}e ste`e jezgro. Wegova
nazubqena unutra{wa strana onemogu}ava proklizavawe jezgra. Kada
sila zatezawa prevazi|e ~vrsto}u na istezawe stene koja se bu{i
do}i }e do kidawa jezgra ispod hvata~a.

Tokom svakog sklapawa aparata za jezgrovawe, pre wegovog

spu{tawa u bu{otinu, proverava se stawe hvata~a. Provera se
obavqa tako {to se hvata~ navu~e na jezgro koje je formirala kruna
koja je u kompoziciji bu{a}eg pribora. Mo`e se dogoditi da je hvata~
pohaban i da ne ste`e jezgro dovoqno ~vrsto i da se ne mo`e
izvr{iti wegovo kidawe po zavr{enom bu{ewu ili da ga ne dr`i
dovoqno ~vrsto i da jezgro ispadne u bu{otinu tokom izvla~ewa
kolone bu{a}eg pribora. Ovo se naj~e{}e doga|a kada se sa novom
krunom koristi ve} pohaban hvata~. Kada se sa starom krunom, koja
zbog tro{ewa se~iva po unutra{wem obodu daje jezgro ne{to ve}eg
pre~nika, koristi nov hvata~ mo`e se dogoditi da jezgro ne mo`e da
pro|e kroz wega i da ga slomi. Da bi se ovakve havarije za vreme
bu{ewa spre~ile najboqe je sa novom krunom koristiti nov hvata~, a
kod kombinovawa kori{}ene krune i hvata~a provera se vr{i
provla~ewem jezgra formiranog krunom koja se koristi.

112

Pribor za bu{ewe

Hvata~ jezgra za debelorezne
krune

Hvata~ tipa

″

korpa

″

rastresite stene

Hvata~ sa prolazima za
isplaku sa strane

Slika br. 5.5 Hvata~i jezgra

[9]

114

Pribor za bu{ewe

5.3 Bu{a}e {ipke

Bu{a}e {ipke su deo pribora za bu{ewe koje se koriste u svim

fazama tehnolo{kog procesa izrade bu{otine

bu{ewa, kidawa

jezgra, svih manevrisawa, va|ewa i spu{tawa cevi za jezgrovawe,
izvla~ewa oblo`nih kolona, spasavawa u bu{otini itd. Bu{a}a
{ipka u procesu bu{ewa prenosi obrtni momenat i aksijalno
optere}ewe i slu`i za dovo|ewe ispirnog fluida do bu{a}e krune.
Postoje razne konstrukcije bu{a}ih {ipki, ali se sve povezuju sa
spojnicom izme|u dve {ipke i uvek su to spojevi sa navojem. Na slici
br. 5.6 prikazane su bu{a}e {ipke firme

Craelius

Slika br. 5.6 Bu{a}e {ipke

[32]

115

Pribor za bu{ewe

izvla~ewa oblo`nih kolona itd. Specifi~an je slu~aj kada je kod
dubokih bu{otina te`ina kolone bu{a}eg pribora ve}a od
potrebnog pritiska krune na dno bu{otine. U ovom slu~aju vi{ak
te`ine se oduzima ure|ajem na bu{ilici. U ovoj situaciji gorwi deo
kolone bu{a}ih {ipki optere}en je na istezawe, a dowi deo na
pritisak i izvijawe.

Slika br. 5.8

Wire line

bu{a}a {ipka

[24]

U prora~unu maksimalne sile zatezawa bu{a}ih {ipki ne sme se

izostaviti ni uticaj trewa bu{a}ih {ipki o zidove bu{otine, koji
mo`e biti veliki kod jako iskrivqenih i kosih bu{otina, i
dinami~ka komponenta izazvana ubrzawem odnosno usporewem
kolone pri manevrisawu. Maksimalno naprezawe na zatezawe bu{a}e
{ipke javqa se neposredno ispod stezne glave kod lafetnih
bu{ilica, odnosno ispod izvlaka~a bu{a}ih {ipki kod bu{ilica sa
torwem. Ovo maksimalno optere}ewe javqa se na po~etku izvla~ewa
kolone bu{a}eg pribora iz bu{otine i na kraju wenog spu{tawa u
bu{otinu i ono se mo`e izra~unati po formuli

(

)

00981

⋅

(

)

- masa bu{a}eg pribora u isplaci koja se ra~una po formuli

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

−

⋅

(kg)

gde je

- masa du`nog metra bu{a}ih {ipki, (

kg/m

)

- dubina bu{otine, odnosno du`ina bu{a}eg pribora, (

)

- gustina isplake,

(kg/m

)

- gustina ~elika, (

kg/m

)

117

Pribor za bu{ewe

- uticaj trewa kolone bu{a}eg pribora o zidove bu{otine mo`e se

izra~unati po formuli

(

)

⋅

(

)

Po ovoj formuli uticaj trewa se mo`e proceniti u slu~ajevima

kada se bu{otina pre izvla~ewa kolone bu{a}eg pribora dobro
ispere od ~estica nabu{enog materijala. U protivnom, i kada su
bu{otine znatno zakrivqene optere}ewe izazvano trewem mo`e
biti i znatno ve}e.

- dinami~ki uticaji usled usporewa i ubrzawa kolone bu{a}eg

pribora koji se ra~unaju po formuli

⋅

(

)

gde je

- ubrzawe, odnosno usporewe pribora,

(m/s

)

- ubrzawe zemqine te`e,

(9,81 m/s

)

U procesu bu{ewa kolona bu{a}eg pribora rotira. U

mehani~kom smislu kolona bu{a}ih {ipki se pona{a kao vratilo
jer prenosi obrtni moment od stezne glave na bu{ilici do krune.
Najve}i otpor rotaciji daje bu{a}a kruna, ali otpor rotaciji daju i
bu{a}e {ipke usled trewa {ipki o zidove bu{otine i ispirni
fluid u bu{otini. Analogno navedenom najve}i obrtni momenat je u
onom delu {ipke koji je u steznoj glavi. Protivno ovome do loma
izazvanog uvijawem, usled zaglave bu{a}eg pribora, dolazi u
kriti~nom preseku (spojevi {ipki) iznad zaglave, usled naglog
porasta dinami~ke komponente obrtnog momenta. Najve}i obrtni
moment limitiran je snagom motora i mo`e se izra~unati po
formuli

60000

⋅

(Nm)

gde je

- najve}i obrtni moment,

(Nm)

- nominalna snaga motora,

(kW)

- koeficijent korisnog dejstva prenosnog mehanizma od

motora do stezne (rotacione) glave bu{ilice

118

Pribor za bu{ewe

120

5.4 Ispirna glava

Na vrhu kolone bu{a}eg pribora nalazi se ispirna glava.

Postoje razne konstrukcije ispirnih glava

za velike brojeve obrtaja

i velika optere}ewa i sl. Bez obzira na konstrukciju, svi tipovi
imaju funkciju da spoje potisni cevovod pumpe za isplaku sa
bu{a}im {ipkama, tj. da omogu}e neometanu cirkulaciju isplake uz
istovremenu rotaciju bu{a}ih {ipki. Ispirna glava se sastoji od
dva osnovna podsklopa

gorweg nepokretnog i doweg pokretnog. Kada

se manevrisawe bu{a}im priborom obavqa uz pomo} torwa ispirna
glava na gorwem nepokretnom delu ima alku pomo}u koje se ve{a za
pokretnu kotura~u. Na slici br. 5.9 prikazana je jedna tipi~na
konstrukcija ispirne glave koja se koristi u istra`nom bu{ewu.

Slika br. 5.9 Izgled i sklopni crte` ispirne glave

[24]

6. Ure|aji i oprema za manevrisawe priborom
za

bu{ewe

^isto bu{ewe je samo jedan tehnolo{ki postupak u tehnologiji

bu{ewa sa jezgrovawem. Da bi se neporeme}eni uzorak stenskog
masiva tj. jezgro dobilo na povr{ini pored bu{ewa neophodno je
primeniti i druge tehnolo{ke postupke i to

dodavawe, tj.

nastavqawe bu{a}ih {ipki, izvla~ewe kompletne kolone bu{a}eg
pribora zbog pra`wewa cevi za jezgrovawe ili zamene krune,
izvla~ewe unutra{we cevi kod

wire line

postupka, spasavawe

zaglavqenog bu{a}eg pribora, zacevqewe bu{otina itd.

Kod savremenih konstrukcija hidrauli~nih bu{ilica sa

lafetom i pokretnom rotacionom glavom sve ove funkcije obavqa
bu{ilica bez dodatnih ure|aja. Starije konstrukcije bu{ilica sa
vretenom podrazumevaju primenu torweva sa sistemom kotura~a,
vitla, izvlaka~a bu{a}ih {ipki, zadr`a~a bu{a}ih {ipki i ostale
pomo}ne opreme i alata.

Slika br. 6.1 Toraw u vertikalnom i kosom polo`aju

[24]

Ure|aji i oprema za manevrisawe

Slika br. 6.3 Trono`ni toraw za vertikalno bu{ewe

[19]

123

Ure|aji i oprema za manevrisawe

6.2 Izvlaka~ bu{a}ih {ipki

Izvlaka~ bu{a}ih {ipki slu`i za izvla~ewe i spu{tawe

bu{a}ih {ipki. Izvlaka~ na gorwem delu ima alku na koju se zaka~i
kuka na kotura~i, a na dowem kraju ima odgovaraju}i navoj da bi se
mogao uvrnuti u bu{a}u {ipku. Navoj na izvlaka~u mora biti
odgovaraju}i bu{a}oj {ipki. Pored izvlaka~a sa navojem postoje i
koriste se i automatski izvlaka~i.

Slika br. 6.4 Izvlaka~i bu{a}ih {ipki

[24]

124

Ure|aji i oprema za manevrisawe

pokretnog u`eta tj. uvodi ga u osu bu{otine, odnosno kolone bu{a}eg
pribora. Brzina dizawa bu{a}eg pribora je jednaka brzini
namotavawa u`eta na vitao. Sila dizawa pribora je jednaka te`ini
pribora (odnosno umawena za stepen korisnog dejstva kotura~e). Kod
bu{ewa dubqih bu{otina gde je i te`ina bu{a}eg pribora ve}a
koristi se sistem sa jednom nepokretnom kotura~om na torwu i
jednom pokretnom sa kukom. Kod ove konstrukcije slobodni kraj
u`eta je pri~vr{}en na vrhu torwa. U ovom slu~aju sila dizawa
pribora (sila kojom je zategnuto u`e pri namotavawu na vitao) je
skoro dva puta mawa od te`ine pribora, ali je i brzina dizawa dva
puta mawa od brzine namotavawa u`eta na vitao. Za dizawe velikih
tereta, kod bu{ewa dubokih bu{otina, koriste se i druge
kombinacije pokretnih i nepokretnih kotura~a sa vi{e koturova.
Na slici br. 6.6 prikazano je nekoliko konstrukcija pokretnih
kotura~a sa kukama o koje se ka~i kolona bu{a}eg pribora tj.
izvlaka~ ili ispirna glava.

Slika br. 6.6 Razni tipovi pokretnih kotura~a sa kukama za dizawe

pribora

[9]

126

Ure|aji i oprema za manevrisawe

6.5 ^eli~no u`e

^eli~na u`ad su veoma va`an deo svakog postrojewa za dubinsko

bu{ewe ukoliko se ne radi o lafetnim bu{ilicama. Naro~it zna~aj
u`e ima kod

wire line

sistema jezgrovawa. U`e se koristi kod svih

operacija izvla~ewa i spu{tawa bu{a}eg pribora, spu{tawa i
izvla~ewa oblo`nih kolona, spasavawa zaglavqenog pribora itd.
Koristi se tako|e i kod raznih pomo}nih radnih operacija kao, na
primer, dizawe torwa, transport bu{a}eg postrojewa samovu~om itd.
Okruglo ~eli~no u`e je sastavqeno od strukova, a svaki struk od
izvesnog broja ~eli~nih `ica. Standardna evropska u`ad se sastoje
od {est strukova koji su upleteni oko jednog sredi{nog struka od
ku~ine ili veoma tankih `ica. U`ad su pletena pod izvesnim uglom,
i to kako strukovi tako i `ice u strukovima.

Slika br. 6.7 ^eli~na u`ad sa priborom za spajawe

[9]

127

7. Bu{ilice

Bu{ilica je najva`niji deo bu{a}eg postrojewa mada se ponekad

pod ovaj termin podvodi i kompletno bu{a}e postrojewe. Ima raznih
konstrukcija bu{ilica i te{ko je dati jedan generalni opis koji bi
ih sve obuhvatio. Bu{ilica ima funkciju da obezbedi rotaciju
bu{a}eg pribora, odgovaraju}i pritisak bu{a}e krune na dno
bu{otine i manevrisawe bu{a}im priborom. Da bi ispunila sve ove
funkcije bu{ilica mora u svom sastavu imati slede}e delove

•

Pogonski agregat

•

Ure|aj za prenos snage od motora do bu{ilice

•

Ure|aj za prenos obrtnog momenta sa bu{ilice na bu{a}u

glavu

•

Bu{a}u glavu

•

Ure|aj za obezbe|ivawe odgovaraju}eg pritiska krune na dno

bu{otine

•

Ure|aje za manevrisawe bu{a}im priborom

•

Ure|aje za kontrolisawe re`ima bu{ewa

Prve bu{ilice su bile na ru~ni pogon i na slici br. 1.8

prikazana je laka ru~na bu{ilica iz 1886. godine koju je konstruisao
{vedski in`ewer

P.A. Craelius

. Ova bu{ilica je trebala da iskqu~i

upotrebu te{kih i glomaznih bu{ilica na parni pogon, koje su ve}
tada postojale, za bu{ewe plitkih bu{otina. Prvu bu{ilicu na
parni pogon patentirao je

M.C. Bullock

1867. godine. Bu{ilica na

parni pogon (slika br. 1.7, b) dostizala je i do 360 obrtaja u minuti.
Pronalazak i razvoj motora sa unutra{wim sagorevawem omogu}io je
razvoj i konstruisawe bu{ilica sa ovim motorima. Za bu{ewe u
jamskim uslovima veoma ~esto se koriste bu{ilice sa pogonom na
komprimovani vazduh. I naravno, danas su naj~e{}e u primeni
bu{ilice sa elektri~nim pogonom koje se koriste uvek kada to
uslovi dozvoqavaju, zbog dobro poznatih prednosti ovog pogona.

Za istra`no bu{ewe danas se iskqu~ivo koriste bu{ilice sa

elektri~nim pogonom, sa motorom sa unutra{wim sagorevawem ili
sa pogonom na komprimovani vazduh u jamskim uslovima. Koji }e
pogon u datom momentu biti izabran zavisi od uslova na terenu.

U zavisnosti od na~ina preno{ewa obrtnog momenta sa

bu{ilice na kolonu bu{a}eg pribora postoje bu{ilice sa bu{a}om
glavom i bu{ilice sa rotacionim stolom. Bu{ilice sa rotacionim

Bu{ilice

stolom se uglavnom koriste kod istra`ivawa ugqovodonika tj. za
bu{ewe dubqih bu{otina.

Bu{ilice sa bu{a}om glavom se mogu podeliti u dve grupe

bu{ilice sa vretenom i bu{ilice sa pokretnom rotacionom glavom.
Kod bu{ilica sa vretenom kroz rotacionu glavu prolazi vreteno na
koje se sa glave prenosi rotacija pomo}u `lebova na vretenu i
odgovaraju}ih zuba na rotacionoj glavi. Ima i drugih konstrukcija, a
sve moraju omogu}iti aksijalno pomerawe vretena kroz rotacionu
glavu uz wegovu istovremenu rotaciju. Kroz vreteno prolaze bu{a}e
{ipke na koje se rotacija i aksijalno optere}ewe sa vretena prenose
preko stezne glave koja se nalazi na dowem kraju vretena. U
zavisnosti od na~ina aksijalnog pomerawa vretena kroz rotacionu
glavu razlikuju se bu{ilice sa

•

ru~nim pomerawem vretena;

•

mehani~kim diferencijalnim pomerawem vretena;

•

hidrauli~nim pomerawem vretena.

Bu{ilice sa pokretnom rotacionom glavom pripadaju najnovijoj

generaciji ma{ina koje su potpuno hidrauli~ke kod kojih je
rotaciona glava istovremeno i stezna i kre}e se po lafetu. Ove
bu{ilice su kompaktne konstrukcije i nije im potreban toraw za
manevrisawe bu{a}im priborom.

7.1 Bu{ilice sa ru~nim pomerawem vretena

Kod starijih konstrukcija bu{ilica pomerawe vretena, odnosno

obezbe|ivawe pritiska na dno bu{otine ostvarivano je ru~no. Na
slici br. 7.1 prikazana je bu{ilica sa ru~nim pomerawem vretena.
Pritisak na krunu se reguli{e pomerawem ru~ice nani`e, odnosno
navi{e. Ukoliko je te`ina bu{a}eg pribora ve}a od potrebnog
pritiska krune na dno bu{otine, vi{ak te`ine se oduzima
pomerawem ru~ice navi{e. Kod nekih konstrukcija ovakvih
bu{ilica na ru~icama su postavqeni tegovi pomo}u kojih se posti`e
ravnomernije optere}ewe. Me|u ostalim lo{im stranama ovakvih
bu{ilica isti~e se kratak hod bu{a}eg vretena, {to zahteva ~esto
otpu{tawe i zatezawe bu{a}e {ipke u steznoj glavi. Ove bu{ilice
osim malih u~inaka, karakteri{u se i velikim u~e{}em qudskog
rada u procesu bu{ewa. Ovakve bu{ilice se vi{e ne proizvode, mada
se jo{ uvek mogu sresti u praksi.

130

Bu{ilice

Zup~anici

′

se nalaze na glav~ini kroz koju prolazi vreteno i

u kojoj je urezan unutra{wi navoj odgovaraju}i navoju na vretenu.
Glav~ini (

je onemogu}eno aksijalno pomerawe pa se usled wene

rotacije vr{i aksijalno pomerawe vretena na jednu ili drugu stranu
u zavisnosti od smera rotacije. Brzina aksijalnog pomerawa vretena
zavisi od broja obrtaja pogonske grupe odnosno prenosnog odnosa
spregnutih zup~anika

-Z

, koji je promenqiv. Obrtni moment se sa

zup~anika

na vratilo (

prenosi preko frikcione spojnice (

. U

slu~aju zaglave bu{a}eg pribora, promene radne sredine (kada
posmak nije odgovaraju}i) itd. spojnica proklizava i spre~ava lom
ma{inskih sklopova bu{ilice. Vreteno osim navoja pomo}u koga se
ostvaruje wegovo aksijalno pomerawe ima i `lebove, odgovaraju}e
zubima u rotacionoj glavi pomo}u kojih se obavqa wegova rotacija.
Vreteno je {upqe i kroz wega prolaze bu{a}e {ipke koje su
fiksirane u steznoj glavi koja se nalazi na jednom kraju vretena. Na
slici br. 7.3 dat je izgled jedne bu{ilice sa diferencijalnim
pomerawem vretena.

Slika br. 7.2 [ema rada bu{ilice sa diferencijalnim pomerawem

vretena

132

Bu{ilice

Slika br. 7.3 Bu{ilica sa diferencijalnim pomerawem vretena sa

pogonom na komprimovani vazduh

[32]

133

Bu{ilice

Na klipove se nastavqaju klipwa~e koje su u~vr{}ene za ku}i{te
glavnog le`aja koji nosi vreteno. Usmeravawem uqa pod pritiskom,
ventilima na komandnoj tabli, u cilindar ispod ili iznad klipa
vr{i se izvla~ewe odnosno uvla~ewe klipwa~a u cilindre i
podizawe, odnosno spu{tawe vretena i kolone bu{a}eg pribora.
Vreteno je kru`nog popre~nog preseka sa `lebovima ili je pak
{estougaonog ili nekog drugog popre~nog preseka. Na slici br. 7.5
prikazana je rotaciona glava sa vretenom i hidrauli~nim
cilindrima odvojena od ostalog dela ma{ine. Na slici se jasno vide
dva konusna zup~anika pomo}u kojih se obrtni moment od reduktora
prenosi na rotacionu glavu odnosno vreteno i kolonu bu{a}eg
pribora.

Slika br. 7.5 Otvorena rotaciona glava bu{ilice sa hidrauli~nim

pomerawem vretena

[30]

135

Bu{ilice

7.4 Bu{ilice sa pokretnom rotacionom glavom

Bu{ilice sa lafetom i rotacionom glavom koja se kre}e po

lafetu prvo su izra|ivane za bu{ewe u jamskim prostorijama. U
posledwe vreme naj~e{}e se izra|uju univerzalne lafetne bu{ilice
namewene za rad u svim uslovima. Kod ovih bu{ilica postoji poseban
pogonski agregat koji se sastoji od motora (elektri~nog ili dizel),
pumpe visokog pritiska i rezervoara hidrauli~kog uqa. Rotaciona
glava obrtno kretawe dobija od hidromotora koji je sa wom spregnut
i ona je hidrauli~nim crevima povezana sa pumpom visokog pritiska,
odnosno sa rezervoarom za hidrauli~ko uqe. U rotacionoj glavi su
ugra|eni hidrauli~ni steza~i koji u~vr{}uju bu{a}u {ipku i
omogu}avaju prenos obrtnog momenta i aksijalnog optere}ewa. Na
kraju lafeta je fiksiran dr`a~ bu{a}e {ipke koji tako|e ima
hidrauli~ke steza~e. Rad steza~a u rotacionoj glavi i u dr`a~u
{ipki je sinhronizovan tako da je mogu}e ostvariti automatizovano
navijawe i odvijawe bu{a}ih {ipki bez kori{}ewa ru~nih alata.
Rotaciona glava klizi po lafetu, a weno kretawe i odgovaraju}i
pritisak krune na dno bu{otine ostvaruje se uz pomo} hidrauli~nih
cilindara.

Slika br. 7.6 Lafetna hidrauli~na bu{ilica

Diamec

262

[32]

136

8. Re`im bu{ewa

Re`im bu{ewa predstavqa skup vrednosti parametara kojima je

definisan tehnolo{ki proces bu{ewa. Razni postupci bu{ewa su
definisani razli~itim parametrima primerenim stenskom
materijalu koji se bu{i. Kod rotacionog bu{ewa sa jezgrovawem
kqu~na su tri parametra re`ima bu{ewa koja treba prilagoditi
stenskom masivu koji se bu{i i kori{}enom bu{a}em priboru, a u
prvom redu kruni za bu{ewe

•

Broj obrtaja bu{a}e krune

•

Aksijalno optere}ewe ili sila pritiska krune na dno

bu{otine

•

Koli~ina ispirnog fluida

U fazi projektovawa istra`ne bu{otine na osnovu prognoznog

geolo{kog profila bira se postrojewe za bu{ewe i odgovaraju}i
pribor i oprema. Najdelikatniji je izbor odgovaraju}ih kruna za
razli~ite stenske materijale. Svaka kruna za bu{ewe u
odgovaraju}em stenskom masivu zahteva adekvatne parametre re`ima
bu{ewa. Ponekad se dogodi da se osobine stenskog materijala toliko
razlikuju od prognoziranih da odabrani pribor za bu{ewe pa ~ak i
samo bu{a}e postrojewe onemogu}avaju bu{ewe sa optimalnim
vrednostima parametara re`ima bu{ewa. U tim situacijama
pribegava se mogu}im izmenama kolone bu{a}eg pribora i bu{ewem
sa vrednostima parametara re`ima koje su najpribli`nije
optimalnim.

8.1 Re`im bu{ewa krunom sa se~ivom od volfram
karbida

Krune sa se~ivom od volfram karbida koriste se za bu{ewe

mekih i sredwe tvrdih niskoabrazivnih stena. Se~ivo ovih kruna je
sastavqeno od osmostranih prizmi ili plo~ica volfram karbida
uglavqenih u telo krune.

Aksijalno

optere}ewe

ili sila pritiska krune na dno bu{otine

proporcionalno je brzini bu{ewa jer od ove sile zavisi dubina

Re`im bu{ewa

(

)

⋅

−

(dm

/s)

gde je

- pre~nik bu{otine,

(dm)

- pre~nik bu{a}ih {ipki, (

dm)

- brzina isplake u prstenastom prostoru,

(dm/s)

Primer 1.

Zadatak

U mekom i kompaktnom stenskom materijalu treba obezbediti

uzorke (jezgro) pre~nika 51

, bu{ewem krunom pre~nika 66

. Za

bu{ewe }e se koristiti volfram karbidska kruna sa se~ivom
sastavqenim od 12 plo~ica. Zapreminska masa stene je 2,7

t/m

, a

gustina isplake je 1,2

t/m

. O~ekuje se da najkrupnije ~estice

dezintegrisane stene ne prema{aju 3

i imaju pribli`no okrugao

oblik. Koristi}e se bu{a}e {ipke pre~nika 50

. Odrediti

osnovne parametre re`ima bu{ewa.

Re{ewe

Aksijalno optere}ewe ili sila pritiska krune na dno bu{otine

za meke kompaktne stene iznosi 1000

po jednom zubu kada je on u

obliku plo~ice. U ovom slu~aju dakle, aksijalno optere}ewe za
krunu sa 12 zuba }e biti 12

Broj obrtaja bu{a}e krune se ra~una na bazi periferne brzine

se~iva. Za volfram karbidske krune koje bu{e u mekim i kompaktnim
stenama brzina se kre}e od 0,4 do 0,6

m/s

. Ako usvojimo sredwu brzinu

od 0,5

m/s

, broj obrtaja mo`emo izra~unati iz formule

⋅

(m/s)

gde je

- broj obrtaja,

(min

-1

)

- pre~nik krune,

(m)

- periferna brzina

141

Re`im bu{ewa

U ovom slu~aju broj obrtaja }e biti

145

066

≈

⋅

(min

-1

)

Koli~ina isplake }e se sra~unati na bazi minimalne brzine

izlaznog mlaza koja mora biti ve}a od brzine talo`ewa
dezintegrisanih ~estica. Brzina talo`ewa }e biti izra~unata
pomo}u Ritingerove formule

−

(cm/s)

Sa obzirom na preporuku usvoji}e se brzina od 4

dm/s

pa }e biti

potrebna koli~ina isplake

(

)

⋅

−

(dm

/s)

Odnosno bi}e potrebna koli~ina od pribli`no 35 litara isplake u
minuti.

8.2 Re`im bu{ewa krunom sa se~ivom od povr{inski
ugra|enih

dijamanata

Aksijalno optere}ewe

na krunu sa se~ivom od povr{inski

ugra|enih dijamanata teoretski je definisano relacijom

≤

⋅

≤

gde je

- ~vrsto}a na pritisak stene koja se bu{i

- ~vrsto}a na pritisak dijamanta

- sila pritiska na dijamantsku krunu

- broj aktivnih dijamantskih zrna

- povr{ina nalegawa jednog dijamantskog zrna na stenu

142

Re`im bu{ewa

Primer 2.

Zadatak

Odrediti aksijalno optere}ewe krune na stenu na dnu

bu{otine. Kruna je sa povr{inski ugra|enim dijamantima krupno}e
50 zrna po karatu. U krunu je ukupno ugra|eno 18 karata.

Re{ewe

(

)

⋅

(N)

odnosno

(

)

⋅

(

kN)

8.3 Re`im bu{ewa krunom sa se~ivom od dijamantske
pra{ine

(impregnirano

se~ivo)

Aksijalno optere}ewe

na krunu kod impregniranih dijamantskih

se~iva zavisi od mogu}nosti i pohabanosti kompletne kolone
bu{a}eg pribora, a ne sme da pre|e 1

po kvadratnom centimetru

povr{ine se~iva.

Broj obrtaja

se i kod ovih kruna izra~unava iz periferne

brzine se~iva koja treba da se kre}e u granicama od 3 do 5

m/s

Koli~ina isplake

se tako|e ra~una na osnovu veli~ine

prstenastog prostora izme|u bu{a}ih {ipki i zida bu{otine i
brzine isplake. Kod ovih kruna ve}ina proizvo|a~a preporu~uje da
brzina iznosi 0,4

m/s

144

Re`im bu{ewa

Primer 3.

Zadatak

Odrediti parametre re`ima bu{ewa za dijamantsku krunu sa

impregniranim se~ivom. Za bu{ewe }e se koristiti kruna sa
spoqnim pre~nikom 76

i unutra{wim pre~nikom 62

, u

kombinaciji sa bu{a}im {ipkama pre~nika 50

Re{ewe

Za odre|ivawe broja obrtaja bu{a}e krune i koli~ine isplake

koristi}e se nomogrami proizvo|a~a bu{a}eg pribora.

Sa nomograma (slika br. 8.1) se mo`e videti da za pre~nik

bu{ewa 76

, a za impregnirane krune (zatamweno podru~je)

bu{ewe treba obavqati sa brojevima obrtaja od 800 do 1400

min

-1

Slika br. 8.1 Izbor broja obrtaja u funkciji tipa i pre~nika krune

[32]

145

9. Za{tita bu{otine

Istra`na bu{otina uzimawem posledweg metra jezgra i

izvedenim merewima ispunila je funkciju istra`nog objekta i nema
potrebe za wenom za{titom. Me|utim, doga|a se da pojedini delovi
bu{otine, svojom nestabilno{}u, onemogu}avaju rad na jezgrovawu
pre dostizawa planirane dubine. Ove pojave zahtevaju primenu
odgovaraju}ih tehnolo{kih postupaka u ciqu stabilizacije tih
delova bu{otine. Pojavni oblici te{ko}a su uglavnom indukovani
specifi~nim svojstvima stene koja se bu{i, hidrolo{kim
problemima a u nekim slu~ajevima i primenom neodgovaraju}e
tehnologije rada.

^esto se doga|a da je zid bu{otine nestabilan, da se zaru{ava i

u tim slu~ajevima neophodno je o~uvati stabilnost zida bu{otine da
bi se tehnolo{ki proces bu{ewa mogao odvijati nesmetano. U
velikom broju slu~ajeva stabilnost zida bu{otine mo`e se o~uvati
primenom odgovaraju}eg ispirnog fluida. Me|utim, u nekim
situacijama nu`no je ugraditi kolonu oblo`nih cevi, odnosno

izvr{iti zacevqewe jednog
intervala, nekad nekoliko, a
ponekad i kompletne bu{otine.

Doga|a se da na odre|enim

intervalima, na kojima je vr{ena
intenzivna instrumentacija i razna
merewa, bu{otina bude znatno
pro{irena, ~ime se mo`e izazvati
razvoj prostrane nestabilne zone tj.
weno zaru{avawe. Osim toga ova
znatna pro{irewa onemogu}avaju
odr`avawe `eqenog pravca kanala
bu{otine i re`ima bu{ewa. I u
ovim slu~ajevima re{ewe je
zacevqewe pro{irene deonice.

Doga|a se da bu{otina u jednom

svom delu prolazi kroz veoma
ispucale kavernozne stene u kojima
se gubi isplaka, a {to za posledicu
ako se pravovremeno ne interveni{e

esto ima ozbiqne havarije. Da bi se

omogu}ila normalna cirkulacija

Slika br. 9.1 Propadawe kolone
bu{a}eg pribora u jamsku
prostoriju

[26]

Za{tita bu{otine

ispirnog fluida neophodno je izvr{iti izolaciju bu{otine od
{upqina u stenskom masivu. Ponekad su ove {upqine u steni
ispuwene vodom pod visokim pritiskom. Izolacija bu{otine od
{upqina u steni obavqa se tamponirawem, cementacijom ili
zacevqewem.

Ponekad se, usled lo{e planiranog istra`ivawa le`i{ta koje

se ve} eksploati{e ili je bilo eksploatisano, dogodi da istra`na
bu{otina u|e u postoje}u jamsku prostoriju. U tom slu~aju da bi se
nastavilo bu{ewe ova deonica se mora zaceviti takozvanom

″

izgubqenom

″

kolonom. U svakom slu~aju, u zavisnosti od te`ine

pojavnih te{ko}a u procesu bu{ewa, kanal bu{otine se za{ti}uje -
stabilizuje jednom ili kombinacijom raspolo`ivih tehnologija kao
{to su: tamponirawe, cementacija i zacevqewe.

9.1 Zacevqewe

Zacevqewe bu{otine oblo`nim kolonama obavqa se iz dva

razloga

zbog spre~avawa zaru{avawa zidova bu{otine i zbog

izolacije bu{otine od {upqina u stenskom masivu koje su nabu{ene.

Oblo`ne kolone su u stvari sastav vi{e tankozidnih be{avnih

cevi koje na jednom kraju imaju spoqni, a na drugom unutra{wi navoj
(slika br. 9.2). Formirawe oblo`nih kolona obavqa se uvrtawem
jedne cevi u drugu.

Slika br. 9.2 Za{titna cev

[24]

Tako|e se izra|uju i oblo`ne cevi koje se nastavqaju pomo}u

spojnica. Zidovi oblo`nih kolona su veoma tanki i zato se one
izra|uju od visoko kvalitetnog ~elika. U oba standarda,

Craelius

DCDMA

za svaki pre~nik bu{ewa predvi|en je odgovaraju}i pre~nik

oblo`ne kolone. Nailaskom na ve}e i komplikovane pote{ko}e
~itavom du`inom bu{otine, predvi|a se ugra|ivawe 1-3 oblo`ne

148

Za{tita bu{otine

Kod istra`nog bu{ewa u ~vrstim mineralnim sirovinama

za{titne kolone se nikad ne cementiraju jer se po zavr{enom
istra`ivawu izvla~e iz bu{otine i ponovo koriste.

Prilikom spu{tawa i va|ewa oblo`ne kolone ista se mora

zadr`ati dok se odvija ili zavija cev iznad u{}a bu{otine. U tu
svrhu koriste se zadr`a~i za{titnih kolona (slika br. 9.5).

Slika br. 9.5 Zadr`a~ oblo`nih kolona

[9]

Po zavr{enom bu{ewu istra`ne bu{otine, pre wene
likvidacije po`eqno je izvaditi upotrebqene oblo`ne kolone kako
bi se smawili tro{kovi bu{ewa. Ponekad bu{a}e postrojewe ne
mo`e da savlada otpor izvla~ewu iz bu{otine koji pru`a oblo`na
kolona. To se naj~e{}e doga|a kada se bu{i kroz stene sklone
bubrewu. U tim slu~ajevima za izvla~ewe oblo`nih kolona koriste
se hidrauli~ne dizalice (slika br. 9.6). Kada se ne mo`e izvaditi
kompletna oblo`na kolona ona se specijalnim hidrauli~nim
seka~ima se~e na mawe komade pa se oni jedan po jedan izvla~e iz
bu{otine.

Cevi od kojih se formira oblo`na kolona izra|uju se sa levim i

desnim navojem. Oblo`ne kolone sa levim navojem upotrebqavaju se
kada se kolona ne spu{ta do dna bu{otine nego ostaje da visi
obe{ena o specijalnu prirubnicu na povr{ini. Ovo se radi da
prilikom bu{ewa ne bi do{lo do odvijawa navoja i rastavqawa
kolone, a {to bi onemogu}ilo va|ewe jezgrenog aparata. Kada se
kolone spu{taju na dno bu{otine one mogu da imaju desni navoj. Kada
se bu{i oblo`nom kolonom ona mora da ima desni navoj.

Posebna oblo`na kolona je takozvana uvodna kolona koja ima

zadatak da za{titi bu{otinu od zaru{avawa povr{inskih naslaga
koje su uglavnom rastresite. Uvodna kolona u ovom slu~aju ima

150

Za{tita bu{otine

zadatak da omogu}i normalnu cirkulaciju isplake i osigura
projektovani pravac bu{ewa (slika br. 9.7).

Slika br. 9.6 Hidrauli~na
dizalica za izvla~ewe oblo`nih
kolona

[9]

Slika br. 9.7 Uvodna kolona

[9]

9.2 Tamponirawe

Tamponirawe je tehnolo{ki postupak izolacije bu{otine od

{upqina (pukotina, prslina) u steni koje ometaju normalno odvijawe
procesa bu{ewa. Tamponirawe se vr{i kvalitetnom sirovom
glinom. Koristi se jedan od dva na~ina tamponirawa zavisno od
uslova.

Vodonosni horizonti su naj~e{}e od okolnih stena izolovani

vodonepropusnim glinovitim slojem (slika br. 9.8). Kada bu{otina
u|e u vodonosni horizont nastaju pote{ko}e u re`imu ispirawa
bu{otine, pa i re`imu bu{ewa uop{te. U ovim slu~ajevima
izolacija vodonosnog horizonta ostvaruje se tamponirawem na
slede}i na~in. Zadwih par metara bu{otine u glinovitoj steni
izolatoru vodonosnog horizonta izbu{e se prvim mawim
standardnim pre~nikom od onog kojim je do tad bu{eno. Potom se u

151

Za{tita bu{otine

Ovaj postupak se ponavqa sve dok se ne formira ~ep visine nekoliko
metara. Teg kojim se vr{i tamponirawe ima pre~nik nekoliko
milimetara mawi od unutra{weg pre~nika oblo`ne kolone. Da bi
tampon imao pravilan prstenast oblik na dowem kraju oblo`ne cevi
navare se centralizeri ~ija je debqina jednaka polovini razlike u
pre~niku bu{otine i pre~niku oblo`ne kolone. Naj~e{}e se
postavqaju tri ili ~etiri centralizera.

Posle svakog tamponirawa vr{i se provera funkcionalnosti

tampona. Kada tamponirawe treba da spre~i gubitak isplake iz
bu{otine provera se obavqa na slede}i na~in. Bu{otina se napuni
vodom do vrha i ako posle desetak ~asova nema promene nivoa vode
tampon je uspeo. U drugom slu~aju, kada se tamponirawem spre~ava
dotok vode iz stene kolektora, bu{otina se ka{ikom isprazni od
vode. Ako posle navedenog vremena nema doticawa vode u bu{otinu
tamponirawe je uspelo. Ako tamponirawe ne uspe, ne pro|e proveru,
postupak se ponavqa.

9.3 Cementacija

Cementacija je postupak utiskivawa cementne paste (cementnog

mleka), konzistencije pogodne za pumpawe, u prostor koji se
cementira.

Cementacija se koristi za u~vr{}ewe kolone za{titnih cevi za

okolnu stenu. Ovaj postupak se u istra`nom bu{ewu sa jezgrovawem
ne koristi osim izuzetno kada druge metode izolacije ne daju
rezultata.

Cementacijom se popuwavaju i zatvaraju pukotine u steni kroz

koje se gubi isplaka ili kroz koje u bu{otinu dolazi voda.

Cementacijom se odre|eni delovi stene, u kojima je bu{otina

sklona zaru{avawu, mogu stabilizovati i bez ugradwe kolone
za{titnih cevi.

Osnovni materijali za cementaciju su portland cement i voda.

Osim standardnog portland cementa koristi se poboq{ani portland
takozvani tampona`ni cement koji ima boqa svojstva od zna~aja za
cementaciju. Cement treba da se odlikuje {to du`im vremenom
po~etka vezivawa, {to kra}im vremenom stvrdwavawa i {to ve}om
~vrsto}om cementnog kamena. Osim toga cementni kamen treba da
ima {to je mogu}e mawu poroznost. Poroznost je u direktnoj
zavisnosti od vodocementnog faktora, odnosno od koli~ine vode u

153

Za{tita bu{otine

cementacionoj me{avini. Voda mora biti ~ista bez organskih
primesa, kiselina i drugih {tetnih materija. Za poboq{awe
zahtevanih svojstava dodaju se razni aditivi. Postoje razni postupci
utiskivawa cementne sme{e tj. cementacije, a danas se uglavnom
primewuje cementacija uz kori{}ewe pakera. Ima vi{e
konstrukcija pakera i uglavnom se svi mogu svrstati u dva osnovna
tipa

jednostruki paker za cementaciju na kraju bu{otine i

dvostruki paker za cementaciju intervala izme|u dva pakera. Na
slici br. 9.10 prikazan je paker za primenu kod

wire line

postupka

bu{ewa. Kada se nai|e na ispucalu zonu sklonu ru{ewu ili kroz koju
se gubi isplaka pri

wire line

postupku jezgrovawa da bi se izvr{ila

za{tita tj. izolacija bu{otine ne mora se kompletna kolona
bu{a}eg pribora izvla~iti napoqe. Dovoqno je izvu}i aparat za
jezgrovawe, a bu{a}u krunu tj. kolonu bu{a}ih cevi odi}i od dna
bu{otine na potrebno rastojawe. Kroz bu{a}e {ipke se u spoqnu
cev za jezgrovawe spu{ta paker specijalne konstrukcije. Paker je
oka~en o ~eli~no u`e pomo}u koga se on spu{ta dok posebno
profilisan gumeni deo za za{titu bu{a}e krune ne nalegne na wu.
Uz ~eli~no u`e priqubqeno je gumeno crevo kojim se u pakere
dovodi komprimovani vazduh ili neki inertan gas kada je to
potrebno. Paker ima dva elementa, unutra{wi koji se naduvava u
spoqnoj jezgrenoj cevi i spre~ava kontakt cementne paste sa
bu{a}om krunom i spoqni koji se naduvava u bu{otini iznad zone
koju treba cementirati. Cementni rastvor se potiskuje kroz bu{a}e
{ipke, a potom kroz cev koja prolazi kroz paker dovodi do dna
bu{otine. Poseban poklopac na vrhu bu{a}ih {ipki omogu}uje
ostvarivawe natpritiska u bu{a}im {ipkama i utiskivawe
cementnog mleka u ispucalu stenu. Po zavr{enom utiskivawu
potrebne koli~ine cementnog mleka gumeni elementi pakera se
osloba|aju pritiska, vra}aju se u prvobitni oblik i ceo paker se
pomo}u u`eta izvla~i iz bu{otine.

Izuzetno je zna~ajno da se kompletan postupak cementacije

obavi odjednom i bez prekida. Cementacija mora da se zavr{i pre
po~etka vezivawa cementnog mleka. Nikakve aktivnosti u bu{otini
se ne preduzimaju pre nego {to cementni kamen postigne dovoqnu
~vrsto}u. Po~etak vezivawa, kraj vezivawa i ~vrsto}a cementnog
kamena se odre|uju na etalonu koji se izlije od sme{e kojom je
vr{ena cementacija. I uspe{nost postupka cementacije se tako|e
proverava i ako cementacija nije uspela postupak se ponavqa.
Provera se vr{i upumpavawem vode pod pritiskom u bu{otinu. Ako
nema znatnog pada pritiska vode u bu{otini cementacija je uspela.

154

10. Likvidacija bu{otine

Po zavr{enom istra`nom bu{ewu sa jezgrovawem pristupa se

likvidaciji bu{otine koja se obavqa shodno konkretnoj situaciji.
Likvidacija je skup mera i postupaka kojima se otklawa {teta
stenskom masivu, rudnom le`i{tu i povr{ini terena naneta
bu{ewem. Naj~e{}e se likvidacija bu{otine izvodi tamponirawem.
Ovim likvidacionim tamponirawima se posti`e

•

spre~avawe me{awa vode dva ili vi{e vodonosnih

horizonata razli~itog kvaliteta;

•

spre~avawe samoizlivawa vode na povr{inu u slu~aju

presecawa vodonosnih horizonata pod pritiskom (arteskih);

•

spre~avawe izlivawa vode u rudarske prostorije;

•

izolacija rudnih tela od vode.

Likvidaciono tamponirawe se izvodi ili celom du`inom

bu{otine ili samo u pojedinim intervalima.

Pri likvidaciji plitkih suvih bu{otina tamponirawe se

izvodi puwewem bu{otine gustim vodenim rastvorom gline.

Kada bu{otina preseca vodonosni horizont u kome je voda pod

pritiskom tamponirawe se izvodi ubacivawem u bu{otinu glinenih
kuglica. Kuglice se pripremaju od kvalitetne lepqive gline sa
sadr`ajem peska ispod 5%. Pre~nik glinenih kuglica je 3 do 4

mawi od pre~nika bu{otine. Bu{otina se napuni kuglicama u visini
od 1 do 1,5

, a potom se pristupa wihovom nabijawu. Na ovakav na~in

tamponiraju se samo neki intervali ~ija se du`ina proceni
iskustveno, a ostali deo bu{otine se napuni gustim vodenim
rastvorom gline.

Likvidaciono tamponirawe cementnim rastvorom naj~e{}e se

izvodi sme{om cementa i peska u odnosu 1

1 do 1

2. Tamponirawe se

izvodi kroz bu{a}e {ipke i u kontinuitetu. [ipke su urowene 10 do
15

u tampona`ni rastvor. Postepeno sa podizawem nivoa

tampona`nog rastvora podi`e se kolona bu{a}ih {ipki do potpunog
tamponirawa bu{otine.

Naj~e{}e se na u{}u istra`ne likvidirane bu{otine postavi

reper na kome je upisan broj bu{otine, ponekad i ostali podaci o
bu{otini.

Pri napu{tawu lokacije, na kojoj se bu{ilo, uklawaju se svi

tragovi bu{ewa. Teren se ravna, zatrpavaju se rezervoari za isplaku.

11. Havarije u procesu bu{ewa

U toku istra`nog bu{ewa sa jezgrovawem doga|aju se brojne

havarije u bu{otini ~ija je sanacija komplikovana pa je veoma va`no
u procesu bu{ewa preduzimati mere koje iskqu~uju ove havarije.
Uglavnom se sve havarije mogu svrstati u zaglave bu{a}eg pribora,
odvijawa i kidawa bu{a}eg pribora i upadawe delova pribora i
opreme u bu{otinu. Ove havarije imaju brojne uzroke i svi se oni
mogu svrstati u jednu od tri grupe.

•

Tehni~ki uzroci havarija obuhvataju kvar na bu{a}em

postrojewu, kvar na pumpi za isplaku, bu{ewe neispravnim
priborom, kori{}ewe neispravnog alata i pribora.

•

Prirodni uslovi havarija obuhvataju nepovoqna svojstva

stenskog masiva koji se bu{i. Tu uglavnom spadaju gline i
glinovite stene sklone bubrewu, raspucale stene sklone
zaru{avawu, rasedne zone, pukotine kroz koje se gubi
isplaka, pukotine u kojima je voda pod pritiskom, teku}i
peskovi itd.

•

Qudski faktor kao uzrok havarija je veoma ~est u praksi i tu

bi se mogli svrstati

nedovoqna obu~enost qudstva,

nedisciplinovan rad, nepridr`avawe programa bu{ewa,
umor, alkoholisanost, nedovoqan nadzor.

Bilo koji uzrok havarije da je u pitawu postupak otklawawa i

instrumentacija su istovetni. U daqem tekstu bi}e obja{wene neke
od naj~e{}ih havarija sa na~inom wihovog otklawawa.

11.1 Zaglava bu{a}eg pribora u bu{otini

Zaglava bu{a}eg pribora je jedna od naj~e{}ih havarija koje se

doga|aju u praksi i wu mogu da izazovu

neispravnost pumpe za

isplaku, kvar na ma{ini za bu{ewe, nedovoqno izno{ewe nabu{enog
materijala, dugo mirovawe bu{a}eg pribora u bu{otini,
neodgovaraju}a isplaka, neadekvatan re`im bu{ewa, bu{ewe bez
isplake itd.

Havarije

Zaglava se mo`e izbe}i preduzimawem odre|enih mera, a

osnovne su

redovan pregled i odr`avawe bu{ilice i pumpe za

isplaku. Upotreba odgovaraju}e isplake koja }e spre~iti
zaru{avawe zida bu{otine ili formirawe debelog sloja gline na
zidu bu{otine. Stalna kontrola bu{a}eg pribora i wegova
blagovremena zamena. U slu~aju kvara bu{ilice treba odr`avati tok
ispirnog fluida, a primenom ru~nog alata povremeno zaokretati
pribor u bu{otini. Kod bu{ewa du`ih bu{otina treba imati
pripravnu rezervnu pumpu za isplaku. Kod

wire line

sistema

jezgrovawa treba raditi sa dva aparata za jezgrovawe i vreme prekida
cirkulacije isplake i mirovawa pribora svesti na najmawu mogu}u
meru.

Kada se zaglava dogodi tj. kada je onemogu}ena rotacija, ne mo`e

se pomeriti pribor gore-dole, kada je porastao pritisak na pumpi za
isplaku ili je cirkulacija isplake sasvim onemogu}ena treba
preduzeti slede}e radwe na odglavqivawu.

Ukoliko nije do{lo do prekida cirkulacije isplake treba

smawiti wen viskozitet i poku{avati ispirawe ~estica koje su
izazvale zaglavu uz stalne poku{aje uspostavqawa rotacije bu{a}eg
pribora. Ovo ~initi veoma pa`qivo da ne do|e do kidawa pribora.

Ukoliko su glinovite ~estice i nabu{eni materijal zatvorili

prostor izme|u bu{a}ih {ipki i zida bu{otine u bu{otinu treba
upumpati naftu. Osim nafte danas se proizvode i posebni aditivi za
ovu namenu. Sa~ekati izvesno vreme da se nafta infiltrira u
materijal koji je izazvao zaglavu pa potom poku{ati odglavqivawe.

Ukoliko napred navedeni postupci ne daju rezultat pristupa se

izvla~ewu kompozicije bu{a}eg pribora prvo pomo}u glavnog vitla
i hidrauli~kog ure|aja. Za sve vreme poku{avati uspostavqawe
rotacije. Ukoliko se ostvari rotacija istu sve vreme odr`avati i
poku{avati da se uspostavi cirkulacija isplake uz pomerawe
pribora gore dole.

Ako zaglavqeni pribor ne mo`e da se izvu~e vitlom poku{ava

se izvla~ewe pomo}u hidrauli~ke ili mehani~ke dizalice. Po{to se
zaglavqeni pribor pokrene pomo}u dizalice daqe izvla~ewe se
obavqa uz pomo} vitla.

Veoma ~esto se dogodi da prilikom izvla~ewa do|e do kidawa

bu{a}eg pribora. U ovom slu~aju pristupa se odvijawu zaglavqenog
bu{a}eg pribora. Pre odvijawa u bu{otinu se spu{taju oblo`ne
kolone uz konstantno ispirawe. Ukoliko operacija ne uspe sa
oblo`nim kolonama spu{ta se produ`ena jezgrena cev sa krunom sa
tvrdim metalom. Kada se ispere interval jednak du`ini jezgrene
cevi, pribor kojim je vr{eno ispirawe vadi se napoqe pa se potom

160

Havarije

kojima je bu{eno stim {to se na dowu {ipku navrne neki od pribora
za spasavawe (slika br. 11.1). Pribor za spasavawe se spu{ta do vrha
zaostalog bu{a}eg pribora, oslawa se o wega i laganom rotacijom
ru~no ili ma{inom se uvr}e ili navr}e na wega. Po{to je spoj
napravqen uspostavi se cirkulacija isplake i pribor se lagano
izvla~i napoqe.

Kada se ustanovi da je prelom pribora kos, za spoj odnosno

spasavawe, koristi se zvono umesto trna. Ukoliko je prelom na

wire

line

bu{a}im {ipkama kos, kada se ne mo`e koristiti zvono nego

samo trn, mesto loma se mora poravnati. Ravnawe se obavqa bu{a}om
krunom sa tvrdim metalom.

Kod klasi~nog sistema jezgrovawa, a naro~ito ako je znatna

razlika izme|u pre~nika bu{otine i pre~nika bu{a}e {ipke, na
mestu loma {ipka mo`e biti zako{ena tj. naslowena na zid
bu{otine. U tim slu~ajevima se uz pomo} sre}ne kuke ili sviwskog
repa zaostali pribor dovodi u centar a potom se pristupa spasavawu
trnom ili zvonom.

Slika br. 11.1 Pribor za spasavawe: a-trn za {ipku, b-trn za

spojnicu, v-zvono za {ipke

[9]

162

Havarije

11.3 Kidawe ~eli~nog u`eta

Kada se ne vodi ra~una o stawu ~eli~nog u`eta, kada se ono

preoptere}uje, a ne odr`ava i na vreme ne zamewuje mo`e do}i do
wegovog kidawa. Ovo mo`e izazvati ozbiqne probleme, pa u te`im
slu~ajevima ~ak i gubitak bu{otine.

Da bi se predupredilo kidawe u`eta obavezno se kontroli{e

wegovo stawe i u`e kod koga ima pokidanih `ica zamewuje se novim.
Pre spu{tawa izvlaka~a jezgrene cevi kod

wire line

postupka

proverava se da nije do{lo do kidawa bu{a}eg pribora. Ako je do{lo
do kidawa izvlaka~ se ne spu{ta pomo}u u`eta.

Kada do kidawa u`eta ipak do|e pomo}u bu{a}ih {ipki u

bu{otinu se spu{ta kopqe (slika br. 11.2). Pribor treba zarotirati
nekoliko puta da se u`e namota, ukqu~uje se rotacija i laganim
povla~ewem kida komad po komad u`eta. Postupak se ponavqa dok se
ne izvadi celo u`e. Veoma je va`no ne preterivati sa namotavawem
u`eta na kopqe jer ako se napravi velik smotak on mo`e da se
zaglavi i onemogu}i svako daqe spasavawe.

Slika br. 11.2 Kopqa za izvla~ewe iskidanog u`eta

[9]

11.4 Upadawe metalnih predmeta u bu{otinu

Nije redak slu~aj da u bu{otinu upadnu neki metalni predmeti

ukoliko bu{otina po va|ewu pribora nije za~epqena. Veliki
metalni predmeti se seku krunom sa tvrdim metalom, a mali metalni
predmeti se iznose uz pomo} pauka ili magneta (slika br. 11.3).

163

12. Devijacija bu{otine

Trajektorija izvedene (izbu{ene) bu{otine u praksi se nikad ne

poklapa sa projektovanom trajektorijom. Tokom bu{ewa uvek do|e do
maweg ili ve}eg skretawa (otklona, devijacije) bu{otine od zadatog
pravca. Ukoliko je devijacija znatna, naro~ito kod duga~kih
bu{otina, ona mo`e ugroziti zavr{etak bu{ewa, a kod zavr{ene
bu{otine ukoliko nije merena mo`e onemogu}iti ispravnu geolo{ku
interpretaciju istra`ivanog le`i{ta. Uzroci devijacije bu{otine
su brojni i oni mogu biti svrstani u dve osnovne grupe

geolo{ki i

tehni~ko-tehnolo{ki uzroci devijacije.

Geolo{ki uzroci kriv-

qewa bu{otine uglavnom se
mogu podvesti pod anizo-
tropiju stenskog masiva koji se
bu{i. Prelaz bu{otine iz
mekog sloja u tvrdi sloj i
krivqewe tim izazvano pri-
kazano je na slici br. 12.1.

Pri prelazu iz mek{e stene
(A) u tvr|u stenu (

) skretawe

je uvek ka tvr|oj steni, a ono je
uzrokovano razli~itim na-
predovawem bu{a}e krune u
slojevima razli~ite tvrdo}e.
U mek{em sloju (A) napredo-
vawe je ve}e nego u tvr|em
sloju (

). Odnosno napredo-

vawe u ta~ki (

) je ne{to ve}e

nego u ta~ki (

), a {to za

posledicu ima zako{avawe
krune za ugao (

). Veli~ina

skretawa je u funkciji ugla
(

), koji zavisi od razlike u

tvrdo}i i ugla kontakta
izme|u stena razli~ite
tvrdo}e i pravca bu{ewa. Ovaj
ugao skretawa je i u funkciji
re`ima bu{ewa. Ako se pri

Slika br. 12.1 Skretawe bu{otine pri

prelazu iz mek{e u tvr|u stenu

[13]

Devijacija bu{otine

prelazu u radnu sredinu razli~ite tvrdo}e bu{i sa malim brojem
obrtaja i malom silom pritiska na krunu ovaj ugao se mo`e
minimizirati. Pri prelasku bu{otine iz tvr|e u mek{u stenu
skretawe je mawe. Skretawe po~iwe tek kad kruna nadpolovi~no
re`e mek{u stenu. Skretawe ide u pravcu kontakta mek{e i tvr|e
stene. Dok kod izlaska iz mek{eg u tvr|i sloj skretawe ide u pravcu
upravnom na pravac kontakta mek{e i tvr|e stene.

Na slici br. 12.2 prikazano je mogu}e skretawe bu{otine pri

prolazu kroz slojeve razli~ite tvrdo}e i pri prolazu kroz naslage sa
velikim i tvrdim samcima i oblucima.

Slika br. 12.2 Skretawe bu{otine pri prolazu kroz slojeve razli~ite

tvrdo}e i pri prolazu kroz naslage sa samcima i oblucima

[13]

Pri bu{ewu kroz rased ili rasednu zonu doga|a se da bu{otina

ide linijom maweg otpora kroz rased i ne prelazi u neporeme}enu
stensku masu. Do znatne devijacije dolazi i pri bu{ewu u
razdrobqenim, ubranim i kavernoznim stenskim formacijama.

166

Devijacija bu{otine

Naj~e{}i uzroci krivqewa iz ove grupe su

bu{ilica nije stabilno

postavqena; lo{e postavqena uvodna kolona; upotreba krivih
bu{a}ih {ipki; upotreba kratkih jezgrenih cevi; nepravilno
navrtawe delova u kompoziciji bu{a}eg pribora; neuskla|enost
pre~nika bu{a}ih {ipki sa pre~nikom bu{ewa i neodgovaraju}i
re`im bu{ewa, naro~ito, neadekvatna sila pritiska na dno
bu{otine. Na slici br. 12.3 dat je prikaz uticaja isko{enosti
kolone bu{a}eg pribora na krivqewe i uticaj du`ine cevi za
jezgrovawe na veli~inu devijacije.

Otklon bu{otine od zadatog pravca bu{ewa tj. devijacija mo`e

se svesti u normalne granice preduzimawem odgovaraju}ih mera u
procesu bu{ewa. Otklon je u granicama dozvoqenog ako ne prelazi
2% du`ine bu{otine. Da bi se ovo postiglo potrebno je

•

Bu{ilicu ~vrsto fiksirati za fundament i dobro

centrirati vreteno bu{ilice.

•

Pa`qivo i polagano bu{iti za postavqawe uvodne cevi.

Uvodnu cev centrirati i dobro pri~vrstiti, najboqe
cementacijom.

•

Uskladiti pre~nik bu{a}ih {ipki sa pre~nikom bu{ewa.

•

Re`im bu{ewa podesiti prema steni koja se bu{i. Velika

sila pritiska na dno bu{otine izvija bu{a}e {ipke. Velika
brzina isplake razara zid bu{otine u mekim stenama, {to
negativno uti~e na devijaciju.

•

Koristiti samo prave bu{a}e {ipke sa dobrim navojima.

•

Upotrebqavati jezgrene cevi maksimalne du`ine.

•

Pri prolazu kroz slojeve razli~ite tvrdo}e koristiti dobro

nao{trene krune.

•

Pri promeni pre~nika bu{ewa bu{iti sa malim

napredovawem dok bu{otina ne zauzme pravac.

12.1 Merewe devijacije

Za sa~iwavawe izvesnije geolo{ke interpretacije le`i{ta na

osnovu rezultata istra`nog bu{ewa neophodno je meriti devijaciju
bu{otine. Ovo se naro~ito odnosi na bu{otine dubqe od 200

Devijacija se meri u odre|enim rastojawima koja su naj~e{}e

25, 50

ili 100

. Mawe rastojawe obezbe|uje ve}u ta~nost interpretacije

prostornog polo`aja bu{otine. Kod tehni~kih bu{otina, u nekim

168

Devijacija bu{otine

slu~ajevima, ova rastojawa na kojim se meri
devijacija mogu biti i mawa (nekoliko
metara).

Slika br. 12.4 Kamera
instrumenta za
merewe devijacije

[27]

Aparati za merewe otklona bu{otine

nazivaju se inklinometri. Postoji vi{e
razli~itih konstrukcija ovih instrumenata,
a svi se mogu svrstati u dve osnovne grupe

monoinklinometre i multiinklinometre.
Monoinklinometri su instrumenti pomo}u
kojih se mo`e vr{iti merewe samo u jednoj
ta~ki. Posle svakog merewa aparat se
izvla~i na povr{inu radi o~itavawa
izmerene devijacije. Multiinklinometri
omogu}avaju merewe devijacije u vi{e ta~aka
u toku jednog spu{tawa u bu{otinu. Ranijih
godina merewe devijacije vr{eno je
ure|ajima sa fluorovodoni~nom kiselinom,
sa elektrolitima i monoinklinometrima.

Multiinklinometri su slo`eni ure|aji

koji imaju dva osnovna sklopa

kameru sa

satnim mehanizmom i ugaonu sekciju. Aparat
radi tako {to fotokamera u odre|enim
vremenskim intervalima snima ugaonu
sekciju (slika br. 12.4). Sa snimka se mogu
o~itati ugao pada i azimut. U ku}i{te
kamere sme{taju se baterije koje slu`e za
pogon elektromotora koji pokre}e film i za
osvetqavawe ugaone sekcije u momentu
snimawa. Satni mehanizam ima funkciju da u
odre|enim vremenskim intervalima
ukqu~uje kameru koja pravi snimke ugaone
sekcije. Satni mehanizam se na povr{ini
pode{ava u kojim intervalima }e
ukqu~ivati kameru. Naj~e{}e se snimci
prave svakog minuta. Zato je za vreme rada
veoma va`no znati u kom vremenu su
obavqane koje radne operacije. Za snimawe
se koristi sigurnosni pozitiv film. Kod
bu{ewa klasi~nom metodom instrument se u
bu{otinu spu{ta pomo}u bu{a}ih {ipki, a
kod

wire line

sistema jezgrovawa za spu{tawe

instrumenta koristi se ~eli~no u`e kojim
se izvla~i aparat za jezgrovawe.

169

Devijacija bu{otine

Slika br. 12.6 Izve{taj o merewu devijacije

[9]

171

Devijacija bu{otine

172

Slika br. 12.7 Dijagram izmerene devijacije bu{otine

[9]

Usmereno bu{ewe

Ponekad se bu{e veoma slo`ene bu{otine koje se granaju pa se
ovakve bu{otine nazivaju razgranatim, ili vi{ekanalnim.

Usmerene i razgranate bu{otine ~esto se primewuju kod

istra`ivawa i eksploatacije le`i{ta nafte i vode. Posledwih
godina sve vi{e se primewuju i kod istra`ivawa le`i{ta ~vrstih
mineralnih sirovina. Osnovni ciq primene usmerenih i razgranatih
usmerenih bu{otina je sni`avawe tro{kova istra`ivawa, a koje se
posti`e smawewem obima bu{ewa.

Tehnolo{ka slo`enost bu{otine se meri veli~inom ugla

skretawa trase bu{otine. Pove}awe ugla skretawa pove}ava broj
havarija koje se doga|aju usled pove}anih naprezawa bu{a}ih {ipki.
U odnosu na veli~inu ugla skretawa bu{otine se dele na

proste,

umereno slo`ene, slo`ene i veoma slo`ene. Proste su bu{otine koje
nemaju zakrivqewa. Umereno slo`ene su bu{otine sa uglom skretawa

≤

. Slo`ene trase bu{ewa su one sa uglom skretawa izme|u 10

. Veoma slo`ene trase usmerenog bu{ewa su one koje imaju ugao

skretawa ve}i od 25

U odnosu na konvencionalno bu{ewe izrada usmerenih bu{otina

je tehni~ki slo`enija i skupqa po du`nom metru. No u pojedinim
slu~ajevima ukupna metra`a bu{ewa primenom razgranatih
usmerenih bu{otina mo`e toliko da se smawi da istra`ivawe
le`i{ta wihovom primenom postaje znatno jeftinije. Osim toga
usmerenim bu{ewem mogu se istra`ivati le`i{ta ispod vodenih
povr{ina bu{ewem sa kopna, le`i{ta ispod infrastrukturnih
objekata koji ne dozvoqavaju primenu klasi~nog bu{ewa. Osim
ekonomskih kriterijuma bitni su i geolo{ki faktori. Usmereno
bu{ewe omogu}ava presecawe rudnih tela pod optimalnim uglovima,
{to garantuje reprezentativnost podataka istra`ivawa. ^ak
tehnoekonomski pokazateqi istra`nog bu{ewa ne smeju imati
prevagu nad geolo{kim, tj. nad kvalitetom i pouzdano{}u
pribavqenih podataka o le`i{tu.

Pri usmerenom bu{ewu pojavquje se ~itav niz problema

tehni~ko-tehnolo{ke prirode. Izuzetno su optere}ene bu{a}e
{ipke u zoni skretawa bu{otine. Iskustva na bu{ewu ovakvih
bu{otina su pokazala da je na primer pri bu{ewu krunom od 59

najboqe primeniti bu{a}e {ipke od 50

, koje se me|usobno spajaju

konusnim navojem, pri otklonu od 1

po metru. Me|utim pri bu{ewu

pre~nicima 46

i 76

boqi su rezultati postizani spojevima sa

obi~nim navojem.

Za usmeravawe bu{otina koriste se

klin sa izvla~ewem,

skretnica sa neprekidnim dejstvom i skretnice sa periodi~nim
dejstvom.

174

Usmereno bu{ewe

Slika br. 13.2 Karakteristi~ni tipovi razgranatih

(vi{ekanalnih) bu{otina u razli~itim sredinama

[17]

Konstruktivno

najprostiju skretnicu predstavqa klin sa

izvla~ewem. Mo`e se primeniti u svim vrstama stena i dozvoqava
usmeravawe bu{otine u `eqenom pravcu. Nedostatak mu je {to
zahteva dugo vreme za jedan ciklus usmerewa. O{tar pregib na mestu
postavqawa klina izaziva poja~an zamor materijala bu{a}ih {ipki.
[ematski prikaz klina sa izvla~ewem dat je na slici br. 13.3.
Postupak usmerewa bu{otine ovim klinom izvodi se na slede}i
na~in. Klin (skreta~) se pre spu{tawa u bu{otinu orijenti{e prema
odgovaraju}em azimutu, pa se pomo}u teodolita u torwu i markera na
{ipkama prate promene pravca (odstupawa) od pravca orijentisanog
klina. Kolona bu{a}eg pribora sa klinom se spusti u bu{otinu.

175

Usmereno bu{ewe

Sve skretnice imaju dva osnovna dela

stator i rotor. Kod

skretnica periodi~nog dejstva stator se u orijentisanom polo`aju
fiksira, a nakon izbu{enog intervala du`ine 1

osloba|a se i

ponovo preme{ta na ~elo bu{otine i ciklus se ponavqa. Na slici
br. 13.4 data je {ema jedne skretnice periodi~nog dejstva. Telo
skretnice (1) fiksira se u bu{otini uz prethodnu orijentaciju
skretnice. Rotor skretnice je koni~an i zglobno vezan sa delom
skretnice koji mu prenosi obrtni momenat i aksijalno optere}ewe.
Kada se telo skretnice (stator) fiksira i na rotor deluje obrtnim
momentom i aksijalnim optere}ewem kruna po~iwe da bu{i stenu sa
pomerawem rotora na dole zahvaquju}i wegovom koni~nom obliku
kruna biva pomerana, tj. bu{otina se skre}e u `eqenom pravcu,
definisanom polo`ajem usmeriva~a na telu skretnice. Po
zavr{enom bu{ewu intervala (

) telo skretnice se osloba|a, spu{ta

na dno bu{otine, orijenti{e, fiksira i postupak se ponavqa.
Zahvaquju}i kratkim intervalima jedini~nih usmerewa bu{otina je
relativno glatka.

Telo skretnice

Rotor sa bo~nim usmerewem

- Interval usmerewa

Slika br. 13.4 Skretnica peri-
odi~nog dejstva

[3]

Danas se uglavnom razvijaju i primewuju skretnice sa

neprekidnim dejstvom. Ove skretnice omogu}avaju da se bu{ewe
ostvaruje bez izvla~ewa na povr{inu. Skretnica predstavqa sistem
koji sa~iwavaju kruna, mehanizam za skretawe i mehanizam za
u~vr{}ivawe. Usmeravawe odnosno skretawe se mo`e obaviti na tri
na~ina: usecawem - obradom zida bu{otine; asimetri~nim usecawem
krune u stenu na ~elu bu{otine i kombinacijom prethodna dva
na~ina. Ugaono pomerawe ose rotacije krune u odnosu na osu
bu{otine ostvaruje se isko{ewem rotora skretnice u pravcu

177

Usmereno bu{ewe

`eqenog skretawa. Osim isko{ewa na krunu se nanosi asimetri~no
aksijalno optere}ewe.

Skretnica neprekidnog dejstva {ematski je prikazana na slici

br. 13.5. Skretnica se sastoji od statora

(II)

i rotacionog vretena

(I)

Rotaciono vreteno se sastoji od dva vratila poveznih pomo}u
teleskopske spojnice (8) opremqenih aksijalnim kugli~nim
le`ajevima (2 i 11). Na gorwem vretenu (7) nalazi se pozicioner (12)
sme{ten u bravu (13) koja se nalazi na statoru skretnice. Na dowem
delu vretena (rotora) nalazi se bu{a}a kruna (1), a gorwi je spojen sa
bu{a}im {ipkama. Iznad tela spojnice (9) na vreteno je navu~ena
povratna opruga (10), a ispod gorweg kugli~nog le`aja.

Bu{a}a kruna

Aksijalni kugli~ni
le`ajevi

Dowi poluklin

Kliza~

Rolna

Gorwi poluklin

Vratilo

Spojnica

Telo spojnice

10.

Opruga

11.

Aksijalni kugli~ni
le`ajevi

12.

Pozicioner

13.

Brava

Slika br. 13.5 Skretnica
neprekidnog dejstva

[3]

178

Usmereno bu{ewe

180

^ep se spu{ta u bu{otinu pomo}u bu{a}ih {ipki. Kada se

dovede u polo`aj gde se `eli formirati most kroz {ipke se u pro-
stor izme|u ~epa i zida bu{otine ubacuje cementna pasta ili neki
drugi vezivni materijal. Osim ovog postoje i druge konstrukcije
~epova, mehani~kih i hidromehani~kih.

Orijentacija skretnice je veoma va`na tehnolo{ka faza kod

bu{ewa usmerenih bu{otina. Orijentacija se mo`e obaviti direk-
tno ili primenom specijalnih orijentatora. Direktna orijentacija
podrazumeva orijentisawe pribora na povr{ini pomo}u standardnih
geodetskih instrumenata. Ova metoda je malo pouzdana jer uvek mo`e
do}i do izvesne rotacije pribora tokom spu{tawa u bu{otinu i
mo`e se primeniti samo za plitke bu{otine. Savremeni ure|aji za
orijentaciju mogu biti mehani~ki, elektri~ni i hidrauli~ni. Svaki
od ovih ure|aja ima mane i prednosti a danas se najvi{e koriste i
razvijaju elektri~ni orijentatori.

Trajektorija usmerene bu{otine izme|u po~etne i zavr{ne

ta~ke mo`e biti razli~ita i sastoji se od pravih i zakrivqenih seg-
menata. Minimalni radijus krivine zavisi od elasti~nosti bu{a}ih
{ipki i kre}e se u granicama od 50 do 60 metara. Ovim radijusom se
primewuje intenzivnost skretawa od 0,5 do 0,6

°⁄

. Na slici br. 13.7

prikazana je karakteristi~na trasa usmerene bu{otine sa elemen-
tima.

Slika br. 13.7 Karakteristi~na trasa usmerene bu{otine sa

elementima

14. Udarno bu{ewe

Udarno bu{ewe je dobilo ime po na~inu rada bu{a}eg pribora,

odnosno po na~inu nano{ewa optere}ewa na stenu. Bu{a}e dleto
nije stalno u kontaktu sa stenom nego se periodi~no di`e i spu{ta.
Posledica dinami~kog optere}ewa tj. udara se~iva dleta po steni na
dnu bu{otine je cepawe, odvaqivawe, dezintegracija dela stenskog
masiva izlo`enog ovom dinami~kom optere}ewu. Dezintegrisani
materijal se iz bu{otine iznosi ka{ikom ili isplakom. Ovaj na~in
bu{ewa nema veliku primenu u istra`ivawu le`i{ta zbog malog
broja informacija o le`i{tu i stenskom masivu uop{te koje se wim
mogu dobiti. Ovo bu{ewe se uglavnom primewuje za razna tehni~ka
bu{ewa i izradu bu{otina za eksploataciju podzemnih voda. Ovom
tehnikom se mogu bu{iti bu{otine velikog pre~nika od 148 do 850

, malih dubina do 500

, iskqu~ivo vertikalno nani`e.

Prema tehnologiji izvo|ewa postoje dva vida udarnog bu{ewa

•

Udarno bu{ewe bez isplake (sa u`etom)

•

Udarno bu{ewe sa isplakom (sa bu{a}im {ipkama)

14.1 Udarno bu{ewe bez isplake

Udarno bu{ewe sa u`etom spada u najstarije na~ine bu{ewa i

poznato je kao Pensilvanijski na~in bu{ewa. Pribor za bu{ewe se
sastoji od dleta, udarne {ipke i makaza. Pribor je obe{en o u`e,
(slika br. 14.1). Umesto u`eta mogu se upotrebiti pune metalne
{ipke, no ovaj metod ima dosta nedostataka i ne koristi se kod
bu{ewa bez isplake. ^i{}ewe bu{otine od dezintegrisane stene
vr{i se ka{ikom. U bu{otinu se povremeno doliva voda da bi se
dezintegrisana stena pretvorila u `itku masu radi wenog lak{eg
izno{ewa i radi maweg otpora prolazu dleta. Posle izbu{enog
intervala od oko 50

pribor za bu{ewe se izvla~i iz bu{otine da

bi se ona o~istila. Vreme manevrisawa kod bu{ewa sa u`etom je
neuporedivo kra}e nego kod bu{ewa sa {ipkama. Sa druge strane
bu{ewe sa {ipkama omogu}ava kontrolu zaokretawa dleta i
pode{avawe ugla zaokretawa prema steni koja se bu{i.

Udarno bu{ewe

14.2 Udarno bu{ewe sa isplakom

Kod ovog na~ina udarnog bu{ewa dezintegrisani materijal se iz

bu{otine iznosi isplakom. U ovom slu~aju kompozicija bu{a}eg
pribora se sastoji od dleta, udarne {ipke, makaza, radnih {ipki i
ispirne glave na vrhu kolone (slika br. 14.2). Iz rezervoara isplaka
se klipnom pumpom preko ispirne glave i {upqih radnih {ipki,
odgovaraju}ih makaza i udarne {ipke kroz dleto dovodi na dno
bu{otine. Isplaka se pored bu{a}eg pribora kre}e vertikalno
navi{e i sa sobom nosi ~estice dezintegrisane stene.

Slika br. 14.2 Udarno bu{ewe sa isplakom

[13]

183

Udarno bu{ewe

14.3 Pribor za udarno bu{ewe

Pribor za udarno bu{ewe je raznovrstan. Uglavnom se radi o

vi{e tipova dleta, prilago|enih steni kroz koju se bu{i.

Pqosnato dleto se primewuje u mekim i tvrdim glinovitim i

laporovitim stenama. Kod primene ovog dleta treba voditi ra~una o
wegovom stalnom zaokretawu, da nebi do{lo do zakliwavawa u mekoj
sredini. Ova dleta se ne primewuju u stenskim naslagama gde ima
samaca i stenskih blokova. Karakteri{u se slabom obradom zida
bu{otine. Izgled pqosnatog dleta prikazan je na slici br. 14.3.

Slika br. 14.3 Izgled dleta za udarno bu{ewe

[30]

Okruglasto dleto se primewuje u tvrdim i rastresitim stenama

koje sadr`e oblutke i samce. Ovo dleto obezbe|uje cilindri~an
oblik bu{otine i minimalno skretawe.

Krstasto dleto se uspe{no primewuje u raspucalim stenama i

pri razbijawu valutaka na dnu bu{otine.

Postoji jo{ ~itav niz drugih oblika dleta, ekscentri~nih,

konusnih, u obliku slova

, u obliku slova

itd. Dleta se izra|uju u

jednom komadu kovawem od specijalnih alatnih ~elika. O{trice
dleta mogu biti izra|ene od tvrdog metala. Uglovi o{trewa dleta
zavise od stene kroz koju se bu{i.

Udarna {ipka je svojim dowim krajem, navojem spojena za dleto, a

gorwim krajem je tako|e navojem spojena za makaze. Udarne {ipke su
okruglog oblika i mogu biti pune ili sa otvorom za prolaz isplake.

184

Udarno bu{ewe

186

Postoji vi{e konstrukcija ka{ike i one se razlikuju u na~inu
prihvatawa i zadr`avawa materijala koji se iznosi iz bu{otine.

Slika br. 14.6 Ka{ike za ~i{}ewe bu{otine

[30]

14.4 Re`im bu{ewa

Bu{ewe udarnim postupkom se odvija tako {to se pribor

podigne na odre|enu visinu iznad dna bu{otine i pusti da slobodno
pada do udara u stenu. Sila udara dleta u stenu je u direktnoj
zavisnosti od mase pribora. Masa pribora se odre|uje u zavisnosti
od ~vrsto}e stene koja se bu{i ra~unato po centimetru du`ine
o{trice dleta. Preporu~ene vrednosti su za

•

meke stene

20 - 30

kg/cm

•

sredwe tvrde stene 30 - 50

kg/cm

•

tvrde stene

50 - 70

kg/cm

Visina hoda pribora i broj udara su u direktnoj zavisnosti.

Ukoliko je visina hoda ve}a broj udara je mawi. Tvr|e stene, osim
ve}e mase pribora zahtevaju i ve}u visinu hoda.

Ugao o{trewa se~iva dleta tako|e zavisi od stene koja se bu{i.

Za meke stene ugao se kre}e od 60

do 70

, a za tvrde i jako tvrde od

100

do 120

15. Udarno-rotaciono bu{ewe

Udarno-rotaciono bu{ewe je nastalo evolucijom udarnog

bu{ewa. Stena na dnu bu{otine se razara dletom, odnosno bu{a}om
krunom u novije vreme. Bu{a}a kruna je navijena na bu{a}e {ipke.
Udare proizvodi bu{a}i ~eki}. Kod udarno-rotacionog bu{ewa
stena na dnu bu{otine je istovremeno izlo`ena

pritisku radnog

dela krune, dinami~kom optere}ewu od udara i smi~u}em optere}ewu
izazvanim stalnom rotacijom pribora. Udarci bu{a}e krune po
steni su velikog intenziteta i u~estalosti, tako da se ovim
postupkom mogu bu{iti i najtvr|e stene. Energija udara nije
posledica pozicije bu{a}eg pribora tj. slobodnog pada ve} je
posledica dejstva mehani~kog ure|aja. Stoga se ovim postupkom mo`e
bu{iti u svim pravcima, po potrebi.

Prva primena bu{a}ih ~eki}a datira jo{ iz 1839. godine kada je

primewen bu{a}i ~eki} na parni pogon.

Slika br. 15.1 Dva polo`aja bu{a}eg ~eki}a

[32]

Udarno-rotaciono bu{ewe

Slika br. 15.2 Razni tipovi bu{a}ih kruna za udarno-rotaciono

bu{ewa

[32]

^i{}ewe bu{otine od dezintegrisane stene ostvaruje se

naj~e{}e vodom ili vazduhom ili wihovom sme{om. Uobi~ajeno je da
se ispirni fluid kre}e kroz bu{a}i ~eki}, {upqu bu{a}u {ipku i
da kroz otvore na bu{a}oj kruni izlazi u bu{otinu. U povratku
kre}u}i se pored bu{a}eg pribora fluid iznosi ~estice nabu{enog
materijala. Na izlazu iz bu{otine vazduh sa dezintegrisanom stenom
se prihvata i odvodi u ciklon koji odvaja ~vrste ~estice od vazduha
(slika br. 15.3). Nabu{ena stena se naj~e{}e pakuje u platnene kese i
nosi na ispitivawe hemijskog sastava, kada je bu{ewe istra`no.
Ovim postupkom se ostvaruje takozvano kontinualno uzorkovawe.
Kod dubinskog bu{a}eg ~eki}a mogu} je i obrnuti smer kretawa
ispirnog fluida.

189

Udarno-rotaciono bu{ewe

Slika br. 15.3 Konvencionalno udarno-rotaciono bu{ewe sa

uzorkovawem

[32]

190

Udarno-rotaciono bu{ewe

192

^esto se doga|a da je ~vrsta stena prekrivena slojem aluvijona,

drobine, uop{te stenom u kojoj zidovi bu{otine ne mogu ostati
stabilni pa ih je potrebno za{tititi od zaru{avawa ugradwom
za{titne cevi.

Atlas Copco

je razvio originalni metod bu{ewa sa

istovremenom ugradwom za{titne kolone. Ovaj metod je poznat kao

odex

metod. Bu{a}a kruna

odex

je slo`ene konstrukcije. Pilot kruna

bu{i bu{otinu nazivnog pre~nika. Pro{iriva~ je ekscentri~no
postavqen u odnosu na osu krune i ima dva polo`aja. Kada je u radnom
polo`aju on bu{i pro{irewe za oblo`nu kolonu. Kada oblo`na
kolona u|e u ~vrstu stenu pro{iriva~ se zaokrene za 180

i tada se

odex

bu{a}a kruna mo`e izvu}i iz bu{otine i bu{ewe nastaviti

standardnim alatima (slika br. 15.5).

Udarno bu{ewe je neuporedivo jeftinije od dijamantskog

bu{ewa sa jezgrovawem, posti`u se ve}e brzine bu{ewa i uglavnom
se koristi za preliminarna geolo{ka istra`ivawa le`i{ta.

Slika br. 15.5 Prikaz

ODEX

metoda udarno-rotacionog bu{ewa

[32]

16. Izrada dubokih bu{otina

Le`i{ta nafte i gasa koja su bila na malim dubinama (prva

bu{otina za naftu u SAD izbu{ena je 1859, dubine 23

) brzo su

otkrivena, iscrpqena i istra`ivawe dubqih slojeva je postalo
neophodno. Pri istra`ivawu nafte i gasa, dubine bu{otina su
dostigle skoro deset hiqada metara (najdubqa bu{otina 9583,2

Oklahoma

1974, negativna). Takve dubine, a i po~etni pre~nici

bu{ewa od 914,4

zahtevaju posebne garniture za bu{ewe koje mogu

nosivo{}u torwa, wegovom visinom, snagom dizalice i drugih
ure|aja da omogu}e dostizawe velikih dubina bu{ewa u {to kra}em
vremenu i sa {to ve}om sigurno{}u.

Pri izradi dubokih bu{otina rotacija dleta se mo`e

obezbediti na dva na~ina:

•

rotacionim stolom sa povr{ine preko kompozicije bu{a}eg

alata;

•

dubinskim motorom koji se postavqa u kompoziciju bu{a}eg

alata neposredno iznad dleta (turbina, vij~ani motor i
elektromotor).

16.1 Bu{ewe sa rotacionim stolom

Ovaj metod bu{ewa koristi rotacioni sto za pogon tj. obrtawe

bu{a}ih {ipki, ali bez prenosa osnog optere}ewa na wih. Na ovaj
na~in se mogu posti}i velike dubine uz velike po~etne pre~nike
bu{ewa i brzine bu{ewa koje dosti`u nekoliko desetina metara na
~as u mekim stenama.

Dleto koje razara stene na dnu, se spu{ta u bu{otinu u nizu

bu{a}ih i te{kih {ipki. Niz se sastoji od vi{e sekcija bu{a}ih
{ipki povezanih spojnicama sa konusnim navojima za olak{ano
navrtawe i odvrtawe. Bu{a}i niz je spojen sa radnom {ipkom koja
ima kvadratni ili heksagonalni popre~ni presek i prolazi kroz
otvor u rotacionom stolu. Na ovaj na~in obrtawe rotacionog stola
se prenosi na radnu {ipku i zatim na niz bu{a}ih {ipki. Gorwi kraj
radne {ipke je povezan sa ispirnom glavom koja je obe{ena o kuku.

Izrada dubokih bu{otina

Motori pokre}u rotacioni sto i dizalicu, a tako|e se koriste za
pogon pumpe. Pumpa crpi ispirni fluid iz rezervoara i potiskuje ga
kroz potisni vod, ispirnu glavu, kompoziciju bu{a}eg alata do dleta.
Dleto ima otvore (mlaznice) kroz koje fluid isti~e velikom
brzinom. Fluid na dnu bu{otine zahvata nabu{ene krhotine stena,
iznosi ih kroz prstenasti prostor izme|u bu{a}eg pribora i zida
bu{otine, isti~e iz bu{otine i kroz kanale proti~e nazad u
rezervoar.

Kako se pove}ava dubina bu{otine, kompozicija alata oka~ena o

kuku i pokretnu kotura~u postepeno se spu{ta. Rukovalac koji
manipuli{e ko~nicom dizalice tako pode{ava spu{tawe alata za
bu{ewe da te{ke {ipke na dowem delu niza bu{a}eg alata obezbede
neophodno optere}ewe dleta.

Radi zamene istro{enog dleta bu{a}i niz se izvla~i iz

bu{otine, razdvaja u pojedina~ne sekcije. Pri izvla~ewu ili
spu{tawu bu{a}eg niza jedan radnik je na platformi, dva radnika
rukuju sa kle{tima kod rotacionog stola a jedan kontroli{e
dizalicu.

Zidovi bu{otine u nestabilnim formacijama se obla`u

za{titnim cevima. Cementna obloga koja u~vr{}uje za{titne cevi
slu`i i za odvajawe formacija sa razli~itim fluidima. Kratka
uvodna kolona (nekoliko desetina metara) slu`i da usmeri kanal
bu{otine i za{titi wen gorwi deo od ispirawa.

16.2 Bu{ewe dubinskim motorom

Po~ev

’

70 - ih godina u svetu zapo~iwe intenzivan razvoj u

oblasti izrade koso-usmerenih i horizontalnih bu{otina. U vezi s
tim pojavila se potreba za ure|ajem koji bi upravqao trajektorijom
pravca bu{otine. Za tu namenu pogon dleta dubinskim motorima se
pokazao kao nezamenqiv.

Glavna prednost bu{ewa hidrauli~nim pogonskim motorima

(HPM) je blizina motora dletu. Zahvaquju}i ovome, bu{ewe HPM
ima slede}e prednosti nad bu{ewem pomo}u rotacionog stola:

•

gubici izazvani obrtawem niza bu{a}ih cevi su eliminisani

i skoro sva snaga proizvedena u motoru se prenosi dletu.
Tako je pri bu{ewu HPM vi{e snage dostupno na dnu
bu{otine, nego pri bu{ewu sa rotacionim stolom;

195

Izrada dubokih bu{otina

•

lomovi bu{a}ih {ipki su veoma smaweni i habawe je skoro

eliminisano;

•

broj obrtaja dleta je znatno ve}i nego pri bu{ewu sa

rotacionim stolom, a sa time i brzine prodirawa dleta;

•

kako niz bu{a}ih cevi ne rotira HPM se mo`e koristiti

pri kosom i usmerenom bu{ewu;

•

nema obrtawa rotacionog stola iznad bu{otine i buka je

znatno smawena, {to poboq{ava uslove rada.

Hidrauli~ni pogonski motori se dele na turbinske i vij~ane.

16.2.1 Turbinski motor

Prva turbina je patentirana 1922. (M.A. Kapequ{nikov), a 1924.

izbu{ena je prva bu{otina ovim metodom u blizini Bakua.

Pri bu{ewu sa turbinom, dleto okre}e turbina postavqena

neposredno iznad wega. Pumpa potiskuje fluid u niz {ipki za
bu{ewe kroz potisni vod i ispirnu glavu. Bu{a}e {ipke i ku}i{te
turbine ne rotiraju i mogu se pomerati samo osno. Rotacioni sto
kroz koji prolazi radna {ipka je blokiran radi spre~avawa obrtawa
ku}i{ta turbine i bu{a}ih cevi pri bu{ewu.

Slika br. 16.2 Turbinski motor

[22]

196

Izrada dubokih bu{otina

Slika br. 16.3 Vij~ani motor

[22]

Stator je napravqen u obliku gumene oplate u metalnom ku}i{tu
motora. ^eli~ni rotor je helikoidalnog profila i postavqen je
ekscentri~no u odnosu na stator. Prolazak ispirnog fluida izme|u
statora i rotora uslovqava okretawe rotora, koje se prenosi na
centralno postavqenu osovinu preko spoja sa dvostrukim kardanskim
zglobom. Broj obrtaja motora je proporcionalan protoku fluida.

16.3 Postrojewa za duboko bu{ewe

Postrojewa za bu{ewe se defini{u wihovom nosivo{}u

(te`ina bu{a}eg niza i kolona za{titnih cevi pove}ava se sa
dubinom bu{otine), a nominalno optere}ewe kuke slu`i kao osnova
za wihovu klasifikaciju.

Ure|aji na postrojewu za bu{ewe se mogu podeliti na (slika br.

16.4):

•

sistem za manevrisawe,

•

sistem za rotaciju,

•

sistem za pogon i transmisiju,

•

sistem za cirkulaciju ispirnog fluida,

•

kompoziciju bu{a}ih sprava,

•

sistem za kontrolu bu{ewa

198

Izrada dubokih bu{otina

Slika br. 16.4 Ure|aji postrojewa za bu{ewe:

1-sistem za manevrisawe, 2-ure|aji za rotaciju, 3-motori i
prenosnici, 4-sistem za cirkulaciju, 5-kompozicija bu{a}ih sprava,
6-ure|aji za kontrolu dotoka

199

Izrada dubokih bu{otina

16.3.2 Sistem za rotaciju

Ure|aje za rotaciju ~ine rotacioni sto i ispirna glava.

Rotacioni sto (slika br. 16.6) prenosi obrtni moment na niz

bu{a}ih cevi i tako|e dr`i bu{a}e cevi pri manevrisawu. U centru
stola se nalazi otvor koji omogu}ava da dleto, bu{a}e i za{titne
cevi pro|u kroz sto. U stolu su postavqeni glavni ulo`ak i ulo`ak
za radnu {ipku koji se lako uklawaju iz sredine stola. Ulo`ak za
radnu {ipku ima centralni otvor kvadratnog ili {estougaonog
preseka kroz koji prolazi radna {ipka odgovaraju}eg oblika.
Ulo`ak prenosi obrtni moment na radnu {ipku i preko bu{a}ih
{ipki koje su spojene sa wom do dleta. Pri spu{tawu za{titnih cevi
u bu{otinu, ulo{ci se uklawaju iz rotacionog stola i ako pre~nik
za{titnih cevi prevazilazi pre~nik otvora sto se potpuno uklawa
sa postoqa torwa i umesto wega se postavqa ure|aj za pridr`avawe
kolone ukliwenih cevi.

Slika br. 16.6 Rotacioni sto sa radnom {ipkom

Ispirna glava (slika br. 16.7) je deo sistema za rotaciju ali je

istovremeno i deo sistema za cirkulaciju isplake, koji treba da
omogu}i:

•

rotaciju bu{a}eg pribora za vreme bu{ewa,

•

prolazak isplake iz potisnog voda u pribor za bu{ewe.

201

Izrada dubokih bu{otina

Slika br. 16.7 Ispirna glava

Sastoji se iz dva dela: nepokretnog, koji se ve{a o kuku i

pokretnog koji se povezuje sa radnom {ipkom. Nepokretni deo se
sastoji iz ku}i{ta sa ure|ajem za ve{awe. Dovod isplake se vr{i
preko krive cevi - lule. Ona se spaja sa kratkom cevi unutar
ku}i{ta. Gorwi kraj pokretne osovine i nepokretnog dela spojen je
preko kratke cevi. Pokretni deo je oslowen u ku}i{tu na glavni
aksijalni le`aj koji nosi celokupno optere}ewe pribora i
omogu}ava rotaciju.

Ispirnu glavu karakteri{e nosivost i to:

•

stati~ka koju glava sme nositi bez rotacije,

•

dinami~ka koju glava sme nositi kada rotira sa 100

min

-1

16.3.3 Sistem za pogon i transmisiju

Ovaj sistem ~ine motor, prenosnici od motora do radne ma{ine

i mehanizam za upravqawe. Oni obezbe|uju rad dizalice, okretawe

202

Izrada dubokih bu{otina

Pumpe u sistemu treba da obezbede dovoqan pritisak fluida

kako bi se savladali svi otpori koji se javqaju u bu{otini i
povr{inskim vodovima uz odgovaraju}u koli~inu fluida - za
izno{ewe nabu{enih ~estica sa dna bu{otine. Pumpe imaju
promenqivi kapacitet i pritisak {to se reguli{e promenom broja
hodova ili du`ine hoda klipa.

Potisni vodovi treba da izdr`e velike pritiske jer sprovode

ispirni fluidi od pumpe do ispirne glave.

Postrojewe koje omogu}ava pripremu i obradu isplake

sa~iwavaju rezervoari odgovaraju}e zapremine - zavisno od dubine
bu{otine, ure|aji za pre~i{}avawe (vibraciona sita, hidrocikloni,
degazatori) i pripremu isplake (levkovi, me{alice).

16.3.5 Kompozicija bu{a}ih sprava

Pod kompozicijom bu{a}ih sprava podrazumevaju se dleto,

prelazni delovi, te{ke {ipke, stabilizatori i bu{a}e {ipke.

Bu{a}i pribor je sastavqen tako da omogu}i slede}e funkcije:

•

preno{ewe obrtnog momenta sa rotacionog stola na dleto;

•

reagovawe na torziju izazvanu radom dubinskog motora;

•

sprovo|ewe ispirnog fluida do dubinskog motora tj. dleta

na dnu bu{otine;

•

davawe optere}ewa na dleto;

•

spu{tawe ili va|ewe dleta, dubinskog motora.

•

izvo|ewe pomo}nih operacija kao pro{irivawe i ispirawe

bu{otine, testirawe slojeva, spasavawe, provera dubina
bu{otine i sl.

Bu{a}i pribor povezuje dleto (dubinski motor i dleto) sa

povr{inskom opremom (ispirnom glavom) i ~ine ga spojene zajedno,
radna {ipka, bu{a}e {ipke i te{ke {ipke. Vrh bu{a}eg alata
predstavqen radnom {ipkom je povezan sa ispirnom glavom preko
adaptera (prelaznih komada). Radna {ipka je povezana sa prvom
bu{a}om {ipkom preko doweg prelaza, za{titnog redukcionog
ventila i spojnicom. Bu{a}e {ipke su spojene spojnicama. Te{ke
{ipke se spajaju direktno. Gorwa te{ka {ipka se spaja sa bu{a}om
{ipkom preko prelaza, dok je posledwa u nizu povezana prelazom
(pri rotacionom bu{ewu) sa dletom, ili sa dubinskim motorom i
dletom.

204

Izrada dubokih bu{otina

Radna {ipka

Prenosi obrtni moment sa rotacionog stola na bu{a}e {ipke i

provodi isplaku od ispirne glave do bu{a}ih {ipki. Obrtawe se
prenosi preko ulo`aka u rotacionom stolu. Oblik ulo`aka zavisi
od {ipke koja mo`e biti ~etvorougaonog ili {estougaonog preseka.

Bu{a}e {ipke

Omogu}avaju rotaciju dleta i kretawe ispirnog fluida kroz

svoju unutra{wost. One su optere}ene na istezawe tako da su izrada
i kvalitet standardizovani. Izra|uju se u nekoliko gradacija
kvaliteta ~elika, grupa du`ina cevi i vrsta navoja na krajevima
cevi. Radi lak{eg i br`eg spajawa tj. odvajawa one se me|usobno
spajaju specijalnim spojnicama.

Slika br. 16.9 Kompozicija bu{a}eg pribora

205

Izrada dubokih bu{otina

Slika br. 16.10 Konusna dleta sa zupcima i umecima od tvrde legure

[29]

Dleta sa fiksnim - nepokretnim reznim elementi

To su dleta sa prirodnim dijamantima, polikristalnim

dijamantima (

PDC

), termostabilnim polikristalnim dijamantima

(

TSP

) i kombinacijom prirodnih dijamanata i

TSP

dijamanata.

Uglavnom se koriste za bu{ewe u ~vrstim i abrazivnim stenama
odnosno pri izradi veoma dubokih bu{otine. Nepostojawe pokretnih
delova omogu}ava veliki broj obrtaja i primenu sa dubinskim
motorima uz dug vek trajawa. Konstrukcije dijamantskih dleta su
razli~ite sa aspekta tvrdo}e i oblika matrice, rasporeda, veli~ine
i broja ugra|enih dijamanata za bu{ewe u razli~itim formacijama.
Na efikasnost delovawa dleta sa polikristalnim dijamantima uti~e
i veli~ina izlo`enosti odnosno uglovi pod kojima rezni elementi
deluju na formaciju.

207

Izrada dubokih bu{otina

Slika br. 16.11 Dleta sa dijamantima i

PDC

reznim elementima

[24]

16.3.6 Sistem za kontrolu bu{ewa

Ure|aji i instrumenti za kontrolu bu{ewa treba da obezbede

merewe: optere}ewa na dleto, broja obrtaja, torzionog naprezawa,
broja hodova i kapaciteta odnosno pritiska pumpe za ispirawe,
napretka bu{ewa, koli~ine isplake u rezervoarima, merewe otklona
bu{otine i dr.

Oprema za kontrolu dotoka i spre~avawe erupcija

Ure|aji spre~avaju nekontrolisano izlivawe slojnih fluida iz

kanala bu{otine i omogu}avaju: otkrivawe dotoka, zatvarawe u{}a
bu{otine, cirkulaciju pod pritiskom radi izbacivawa fluida,
ote`avawe isplake i manevar sa alatom pod pritiskom.

208

Izrada dubokih bu{otina

Oprema za zatvarawe preventerskog sklopa

Za rukovawe preventerskim sklopom obezbe|uju se dva mesta:

jedno u blizini rukovaoca i drugo izvedeno izvan zone opasnosti,
odnosno obele`enog prostora. Akumulatori hidrauli~ne energije se
postavqaju izvan zone opasnosti, i oni moraju biti takvih tehni~kih
mogu}nosti da zatvore preventerski sklop brzinom kojom se `eli (za
svaki preventer mawe od 60

Oprema za zatvarawe u koloni bu{a}eg alata

To su: zasun na radnoj {ipki (izme|u spojnice radne {ipke i

ispla~ne glave), sigurnosni protivpovratni ventil (sa navojem za
navrtawe na bu{a}e {ipke ili te{ke {ipke) i protivpovratni
ventil iznad dleta.

Cevni razvodnik za gu{ewe bu{otine

To je sistem ventila, vodova i mlaznica sa funkcijom da

kontroli{e tok isplake i dotoka iz me|uprostora tokom postupka
gu{ewa bu{otine.

16.4 Oblagawe bu{otine za{titnim cevima

Svrha ugradwe za{titnih cevi (oblagawa zidova bu{otine) je:

•

spre~avawe problema koji se javqaju tokom bu{ewa kao {to

su zaru{avawe zidova bu{otine, prihvat (zaglava) alata u
bu{otini i erupcija iz bu{otine;

•

odvajawe razli~itih poroznih slojeva sa slojnim fluidima

tj. onemogu}avawe komunikacije izme|u wih;

•

da omogu}i protok ugqovodonika od proizvodnog sloja do

u{}a bu{otine bez gubitaka.

Zidovi kanala bu{otine se obla`u cevima koje su odre|ene

du`ine, pre~nika, debqine zidova i kvaliteta ~elika u zavisnosti
od faktora koji deluju na wih. A to su kombinovana delovawa
spoqnog i unutra{weg pritiska, optere}ewa na istezawe i sabijawe
i agresivnih slojnih fluida.

U bu{otinu se spu{ta kolona za{titnih cevi koja ima mawi

pre~nik od pre~nika bu{otine odnosno prethodno ugra|ene kolone
za{titnih cevi. Pre~nik kojim se zapo~iwe bu{ewe, odnosno prve
ugra|ene kolone, treba da je toliki da omogu}i nastavak bu{ewa i

210

Izrada dubokih bu{otina

ugradwu posledwe projektovane kolone za{titnih cevi (slika br.
16.13). Tako da se prema nameni i dubini ugradwe mogu razlikovati 5
vrsta razli~itih kolona za{titnih cevi koje se koriste tokom
bu{ewa:

•

po~etna;

•

uvodna;

•

tehni~ka;

•

eksploataciona;

•

izgubqena (lajner).

Po~etna kolona

za{titnih cevi je prva po redu koja se spu{ta u

bu{otinu do dubine nekoliko desetina metara (zavisno od terena) sa
ciqem da prekrije rastresite, nevezane povr{inske slojeve sklone
zaru{avawu. Ona ima i funkciju da usmeri fluid za ispirawe i na
deo iznad povr{ine ugra|uje se izlivna cev za izlazak fluida.
Prostor izme|u za{titnih cevi i zida bu{otine se ispuwava
cementnom me{avinom do vrha. Pre~nik ove kolone cevi zavisi od
dubine bu{otine tj. broja kolona.

Uvodna kolona

se ugra|uje do dubine od nekoliko stotina metara

sa ciqem da spre~i zaru{avawe i prodor arteskih voda. Ona se
tako|e cementira celom du`inom od dna do vrha. Na wu se ugra|uje
sigurnosni ure|aj preventer.

Tehni~ka kolona

omogu}ava nastavak bu{ewa tako {to

obezbe|uje bu{otinu u slojevima sklonim zaru{avawu, bubrewu, sa
kavernama ili sa velikim pritiscima. Dubina ugradwe zavisi od
terena tj. uslova a cementira se od dna do vrha. Na ovu kolonu se
postavqa preventer. U zavisnosti od konstrukcije bu{otine mogu
biti predvi|ene i dve tehni~ke kolone.

Eksploataciona kolona

se ugra|uje sa ciqem da omogu}i

direktnu vezu le`i{ta sa povr{inom uz potrebnu hermeti~nost.
Dubina zavisi od zalegawa eksploatacionog sloja tj. ugra|uje se 50

ispod podine a pre~nik zavisi od proizvodne opreme koja se koristi.
Ova kolona se uobi~ajeno cementira tako da zahvati 200

preklopa

sa prethodno ugra|enom kolonom za{titnih cevi.

Izgubqena kolona (lajner)

se ugra|uje tako da prekriva samo deo

kanala bu{otine da bi se izolovali slojevi sa visokim pritiscima
ili pojavama gubitka cirkulacije uz smawewe tro{kova u{tedom u
koli~ini za{titnih cevi. Vrh lajner kolone za{titnih cevi sa
ure|ajem za ve{awe se postavqa bar 100

iznad pete prethodno

ugra|ene kolone. Cementacija se obavezno vr{i ~itavom du`inom do
vrha lajner kolone.

211

Izrada dubokih bu{otina

Cementna me{avina koja se koristi prilikom ove operacije se

dobija od portland-cementa i mora da ispuni odre|ene uslove koji
zavise od dubine, pritisaka i temperature koji vladaju u kanalu
bu{otine. Prema tim uslovima postoji klasifikacija cementa za
uslove u kojima mogu biti upotrebqeni. Pored toga zavisno od
uslova u bu{otini i svrhe koja se `eli postoje i dodaci cementu koji
mogu podeliti na: ubrziva~e zgu{}ivawa i vezivawa, usporiva~e
zgu{}ivawa i vezivawa, dodatke za smawewe te`ine, dodatke za
pove}awe te`ine i dodatke pri gubitku cirkulacije.

Postupak cementacije niza za{titnih cevi se obavqa uz pomo}

cementacionih agragata (posebnih vozila sa opremom za izradu i
potiskivawe cementne me{avine u bu{otinu). Na vrhu niza
za{titnih cevi je glava za cementaciju koja slu`i kao dr`a~ ~epova
i na koju se prikqu~uju potisni vodovi pumpi agregata i pumpi
bu{a}e garniture.

Niz za{titnih cevi je opremqen cementacionom petom koja se

postavqa na prvu cev i koja treba da olak{a ugradwu. Izme|u prve i
druge cevi se ugra|uje zaustavna plo~a sa funkcijom da zaustavi dowi
i gorwi ~ep pri cementaciji. U niz se postavqaju i centralizeri sa
funkcijom da dr`e za{titne cevi odmaknute od zida bu{otine radi
ravnomernog ispuwavawa prstenastog prostora cementnom
me{avinom.

Pre po~etka utiskivawa cementne me{avine osloba|a se dowi

~ep tako da ga me{avina potiskuje ispred sve do nailaska na
zaustavnu plo~u. Tada usled pove}awa pritiska dolazi do probijawa
dijafragme doweg ~epa i cementna me{avina prolazi kroz udarnu
plo~u i petu u prstenasti prostor izme|u kolone za{titnih cevi i
zida bu{otine. Nakon utiskivawa celokupne me{avine osloba|a se
gorwi ~ep koji potiskivan isplakom ~isti unutra{we zidove kolone
za{titnih cevi sve do zaustavqawa na dowem ~epu (slika br. 16.14).

Kada je nemogu}e izvesti cementaciju zbog velike du`ine

za{titnih cevi ili formacija u kojima bi do{lo do gubitka
me{avine, koristi se tzv. vi{estepena cementacija. Pri tome se
prvo cementira jedna sekcija, a zatim se iznad tog intervala
cementira druga sekcija. Ovo se posti`e pomo}u posebnih ventila
koji se postavqaju na odre|enim mestima u nizu za{titnih cevi pri
ugradwi.

213

Izrada dubokih bu{otina

214

Slika br. 16.14 Proces cementacije za{titnih cevi

[11]

Mere sigurnosti i za{tite

Postrojewa za bu{ewe moraju biti snabdevena pokaziva~em i

registratorom optere}ewa na kuku i pritisaka na ispla~nom
sistemu.

Ure|aj za izduvne gasove motora sa unutra{wim sagorevawem

koji se koriste pri bu{ewu ne sme imati radnu temperaturu preko
350

Tehni~ka dokumentacija o izradi bu{otina daje uvid u tehni~ka

re{ewa o primeni tehni~kih i za{titnih normativa i izra|ena je na
osnovu geolo{kih istra`ivawa, geofizi~kih merewa i wihovih
interpretacija.

Nakon izrade bu{otine sastavqa se zavr{ni dokument sa

podacima o izvr{enim radovima, pojavama tokom bu{ewa, tehni~kim
podacima o kanalu bu{otine, opremi bu{otine i fluida ostavqenog
u woj.

Pri bu{ewu se mora primewivati takav re`im bu{ewa koji

obezbe|uje najmawe odstupawe od projektovanog profila i nagiba
bu{otine.
Nakon ugra|ivawa za{titnih kolona pri ispitivawu
nepropusnosti ispitni pritisak ne sme prelaziti granicu
unutra{weg pritiska kolone za{titnih cevi koja se ispituje a
smawewe pritiska na manometru ne sme biti ve}e od 10% ispitnog
pritiska.

Posle postavqawa preventera i drugih ure|aja na u{}e

bu{otine, vr{i se ispitivawe nepropusnosti sa pritiskom koji se
o~ekuje i pri tome smawewe pritiska ne sme biti ve}e od 10%.

Isplaka mora u pogledu kvaliteta odgovarati sastavu i

osobinama stena kroz koje se bu{i, kao i mogu}im pritiscima i
temperaturama. Koli~ina i kvalitet isplake moraju se redovno
kontrolisati a u slu~aju gubitka isplake moraju se utvrditi mesta,
uzroci tog gubqewa kao i preduzeti mere da se ono spre~i.

Za{tita od erupcije

Osnovne mere za{tite od erupcije u procesu izrade bu{otine su:

odre|ena vrsta, kvalitet i koli~ina radnog fluida, kao i odre|eni
re`im rada pri izvo|ewu operacija na bu{otini.

U spoqnom ispla~nom sistemu mora biti radnog fluida u

koli~ini jedne zapremine postignute dubine bu{otine. U naseqenim
mestima pored ove koli~ine radnog fluida mora biti jo{ i
materijala za izradu radnog fluida u koli~ini dve zapremine
projektovane dubine bu{otine, a za bu{otine van naseqenog mesta
materijala u koli~ini jedne zapremine projektovane dubine.

216

Mere sigurnosti i za{tite

Radi za{tite od nekontrolisane erupcije na nepoznatim

terenima i za{ti}enim podru~jima postavqaju se dva preventera na
uvodni odnosno posledwi deo kolone za{titnih cevi a na poznatim
terenima najmawe jedan. Pre postavqawa na u{}e bu{otine, kao i u
toku rada proverava se ispravnost preventera.

Mere sigurnosti pri radovima u naseqenim mestima

Ove mere se primewuju pri radovima u naseqenim mestima i na

udaqenosti od 200

od naseqenog mesta. U slu~aju da nema

ugqendioksida i sumporvodonika ovo rastojawe se smawuje na 90

Za{titno podru~je oko bu{otine u naseqenom mestu, utvr|uje se u
svakom konkretnom slu~aju.

Pre po~etka bu{ewa mora se obezbediti slobodan prolaz za

vozila i postrojewa do mesta lokacije bu{otine a bu{a}e
postrojewe mora biti povezano telefonskom ili radio vezom sa
upravom a sa najbli`om vatrogasnom jedinicom i stanicom hitne
pomo}i direktno ili preko uprave.

Cementacija prve kolone na koju }e se montirati preventeri

vr{i se ~itavom du`inom od pete do vrha. Preventeri koji se
montiraju trebaju biti ispitani za odre|eni radni pritisak. Na
preventere se moraju montirati dodatni prikqu~ci za kontrolisano
prigu{ivawe eventualne erupcije.
Bu{a}e postrojewe mora biti snabdeveno ispravnim
protivpovratnim ventilom za bu{a}e {ipke, koji treba da se nalazi
na podi{tu torwa.

Pri osvajawu i remontu u podru~ju naseqenog mesta u ciqu

postizawa ve}e sigurnosti moraju biti montirana dva preventera
~iji su radni pritisci ve}i od pritisaka na ustima bu{otine. Jedan
od wih treba biti takve konstrukcije da omogu}i zatvarawe prostora
izme|u kolone na koju je postavqen preventer i alatki u bu{otini,
kao i da omogu}i manevar alatki u bu{otini.

Mere sigurnosti pri radu sa opasnim materijama

Rad sa opasnim materijama se mo`e poveriti samo radnicima

koji su osposobqeni da ovaj rad obavqaju na siguran na~in a pri tome
moraju da budu snabdeveni odgovaraju}im li~nim za{titnim
sredstvima. U pripravnosti na prikladnom mestu se moraju dr`ati
sredstva za neutralizaciju opasne materije i pru`awe prve pomo}i.

217

Mere sigurnosti i za{tite

Slika br. 17.1 Zone opasnosti oko postrojewa za bu{ewe

219

Mere sigurnosti i za{tite

Ostale mere sigurnosti

Pri vr{ewu radova gde se ne mogu ukloniti ili smawiti

opasnosti, radnicima se moraju dati na upotrebu odgovaraju}a li~na
za{titna sredstva.

Ako javna sigurnost zahteva, objekti, postrojewa ili ure|aji se

moraju ograditi a pristup svima osim zaposlenima se zabrawuje.

Krug i putevi oko bu{a}eg postrojewa moraju biti prohodni i

bez prepreka a no}u na propisan na~in osvetqeni.

17.2 Za{tita ~ovekove okoline

Svakoj eksploataciji mineralnih sirovina prethodi faza

istra`ivawa, koja sa sobom mo`e da nosi negativne uticaje na
`ivotnu okolinu kao i sam proces eksploatacije. Istra`ivawe
mineralnih sirovina, ne mo`e se izvoditi bez primene dubinskog
bu{ewa pri ~emu dolazi do maweg ili ve}eg zaga|ewa terena, tj.
degradacije prirodne okoline. U tom smislu istra`no bu{ewe
zahteva odgovaraju}u pa`wu po pitawu za{tite prirodne i `ivotne
okoline.

Pod zaga|ivawem vazduha, vode i zemqi{ta podrazumeva se

dospevawe u wih materija u koli~inama koje mogu {tetno delovati
na zdravqe stanovni{tva, `ivotnu okolinu i materijalna dobra.
Konkretna sredina je zaga|ena ako {tetne materije prevazilaze
dozvoqenu koncentraciju.

Veliki broj nepovoqnih faktora za o~uvawe `ivotne okoline

prisutan je kod istra`nog bu{ewa, tako da se mogu identifikovati:

•

{tetni uticaji na vazduh od pra{ine i gasova;

•

{tetni uticaji na vodu, tj. zamu}ivawe vodotokova, zaga|ewe

podzemnih voda, otpadne vode, otpaci ~vrstih materijala, uqa
i maziva;

•

degradacija zemqi{ta;

•

problem deponovawa otpadne isplake;

•

pojava buke i vibracija od primene mehanizacije.

Istra`no bu{ewe, tj. posledice, po prirodu su takve da u ciqu

za{tite `ivotne okoline zahtevaju isti tretman kao i radovi na
eksploataciji mineralnih sirovina. Za{tita okoline od {tetnih
uticaja svodi se na za{titu vode, vazduha, zemqi{ta, zatim za{titu

220

Mere sigurnosti i za{tite

Zato je potrebno wihovo eliminisawe razli~itim procesima
(fizi~kim, hemijskim ili termi~kim). Zajedno sa wima treba
ukloniti i sloj zemqe u koji je prodro zaga|iva~.

Izlivawe ili erupcija ugqovodonika

Tokom bu{ewa mo`e do}i do izlivawa ili erupcije
ugqovodonika iz bu{otine, {to mo`e ugroziti ne samo radili{te
ve} i {iru oblast. Ugqovodonici oslobo|eni na ovaj na~in se
uklawaju:

•

mehani~kim sakupqawem i prebacivawem na druge lokacije;

•

fizi~ko-hemijskim metodama solidifikacije zbog lak{eg

sakupqawa i eliminisawa;

•

hemijskom degradacijom i neutralizacijom;

•

spaqivawem;

•

procesom biodegradacije.

Otpadna isplaka u procesu izrade bu{otina

Pri istra`ivawu dubinskim bu{ewem javqa se problem

deponovawa otpadne isplake (stenski materijal i isplaka).
Nabu{ene krhotine stvorene tokom formirawa bu{otine su
razli~itog mineralo{kog sastava i dimenzija. Koli~ina, vrsta,
sastav otpadne isplake kao i neodgovaraju}i na~in odlagawa u jame u
okviru radili{ta mo`e izazvati zaga|ewe okolnog zemqi{ta,
dubqih zona tla i podzemnih voda.

Redukovawe koli~ine otpadne isplake

Izbor fluida za bu{ewe koji nezaga|uje okolinu a poseduje

specifi~ne tehni~ke karakteristike kao i prihvatqivu cenu je prvi
korak u redukovawu koli~ine otpada prilikom izrade bu{otina, ali
nije uvek jednostavan. Smawewe koli~ine otpadnog materijala se
mo`e posti}i:

•

selekcijom odgovaraju}ih aditiva;

•

minimizirawem izno{ewa nabu{enog stenskog materijala;

•

poboq{awem kontrole ~vrste faze;

•

izradom bu{otina malog pre~nika.

222

Mere sigurnosti i za{tite

223

Metode odlagawa bu{a}eg otpada

Postoji nekoliko metoda odlagawa otpada ~ija se selekcija

vr{i po razmatrawu wegovih karakteristika, zakonskih propisa i
regulativa, dostupnosti, tro{kova odlagawa i u zavisnosti gde se
realizuje bu{ewe.

Na mnogim lokacijama pri bu{ewu sa netoksi~nim, bu{a}im

fluidom na bazi vode koristi se konvencionalni metod (uklawawe
vi{ka vode isparavawem) odlagawa otpadnih materijala u jame
locirane uz bu{otinu. Mogu se organizovati i centralne deponije,
koje su ure|ene tako da ne uti~u negativno na okolni teren, do kojih
se transportuje i odla`e otpadni materijal sa bu{otina.

Zavisno od regulativa, vr{i se fizi~ko-mehani~ko odvajawe

te~ne i ~vrste a zatim posebno tretirawe obe faze. Te~na faza se
nakon vi{estepene obrade i filtrirawa ispu{ta u vodotokove ili
utiskuje u slojeve kroz koji bu{otina prolazi a ~vrsti nabu{eni
materijal se izdvaja iz suspenzije i pro~i{}en u suvom stawu ili
obliku guste suspenzije odla`e na posebnim lokacijama a teren se
dovodi u stawe kao {to je bio pre pripreme za izradu bu{otine.

Druge metode odlagawa otpada odnose se na: promenu osobina

otpada procesima hemijske neutralizacije ili solidifikacije,
bakterijsku razgradwu, spaqivawe i ekstrakciju rastvara~ima. Sve
ove metode imaju ograni~enu primenu i mogu posti}i prihvatqive
rezultate u zavisnosti od vrste otpada.