KWALIFIKACJA GIW13 - CZERWIEC 2023

PYTANIE NR 26.
Do otworu wiertniczego wypełnionego płuczką zapuszczono kolumnę obciążników o długości 155 m. Korzystając z podanych danych, oblicz ciężar tej kolumny, uwzględniając wyporność płuczki wiertniczej.
Ilustracja przedstawia tabelę z danymi potrzebnymi do obliczeń związanych z wierceniem.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Ciężar kolumny w płuczce to ciężar w powietrzu pomniejszony o siłę wyporu.
Oblicza się go z danych do zadania (np. masa/ciężar na metr i parametry gęstości), a następnie uwzględnia wypór cieczy dla objętości zanurzonego odcinka. Dla podanych wartości wynik daje 161,2 kN.

Pełne wyjaśnienie:

W otworze wiertniczym wypełnionym płuczką działają na zapuszczoną kolumnę obciążników dwie główne siły: siła ciężkości (w dół) oraz siła wyporu od płuczki (w górę). To oznacza, że w praktyce interesuje nas ciężar pozorny, czyli wartość "odczuwalna" w cieczy.

W ujęciu obliczeniowym stosuje się zależność:

Gpoz = G − Fwyp

gdzie:
G to ciężar kolumny wyznaczony z danych zadania (np. z ciężaru jednostkowego na metr razy długość 155 m albo z masy jednostkowej i przeliczenia na siłę), a Fwyp to siła wyporu odpowiadająca objętości wypartej płuczki.

Kluczowe kroki są następujące:

  • Wyznaczyć ciężar "w powietrzu" całej kolumny z długości 155 m i parametrów jednostkowych podanych w materiałach do zadania.
  • Wyznaczyć objętość zanurzonej części (z geometrii obciążników albo z danych o objętości/masie właściwej), aby móc policzyć wypór.
  • Policzyć wypór na podstawie gęstości płuczki i objętości wypartej cieczy, a następnie odjąć go od ciężaru.
  • Sprawdzić spójność jednostek (N/kN, m, m3) i rząd wielkości wyniku.

Odpowiedź "161,2 kN" jest zgodna z sytuacją fizyczną, ponieważ uwzględnia zmniejszenie obciążenia przez wypór płuczki.

Wyniki typu "190,5 kN", "219,1 kN", "225,1 kN" są typowe dla błędów rachunkowych: pominięcia wyporu (zbyt duży wynik), użycia niewłaściwej gęstości/objętości lub pomyłek jednostek (np. kg zamiast N, albo brak przeliczenia na kN). W praktyce wiertniczej taka weryfikacja jest ważna, bo wpływa na ocenę obciążenia urządzeń wyciągowych i bezpieczeństwo operacji zapuszczania.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Wyporność to siła działająca ku górze na element zanurzony w płuczce. Jest równa ciężarowi wypartej cieczy, więc zmniejsza "odczuwalny" ciężar kolumny w otworze. W obliczeniach odejmuje się ją od ciężaru w powietrzu, aby uzyskać ciężar pozorny.
Stosuje się zależność: ciężar pozorny = ciężar w powietrzu − siła wyporu. Najpierw liczysz ciężar z danych jednostkowych (np. na metr) i długości, a potem wyznaczasz wypór z gęstości płuczki i objętości wypartej cieczy. Kluczowe jest zachowanie spójnych jednostek.
Płuczka działa jak ciecz wypierająca, więc zgodnie z zasadą Archimedesa na zanurzoną kolumnę działa siła skierowana do góry. Ta siła częściowo "odciąża" kolumnę. Im większa gęstość płuczki i większa objętość elementu, tym większe zmniejszenie ciężaru pozornego.
Potrzebujesz informacji pozwalających wyznaczyć objętość zanurzonego elementu oraz gęstość płuczki. Objętość można policzyć z wymiarów geometrycznych (np. średnicy i długości) albo z danych materiałowych (gęstość stali i masa). Bez tych danych nie da się policzyć siły wyporu liczbowo.
Tak. Siła wyporu rośnie proporcjonalnie do gęstości płuczki, więc ciężar pozorny maleje, gdy płuczka jest cięższa. W praktyce oznacza to, że przy większej gęstości płuczki obciążenia na urządzeniach wyciągowych mogą być mniejsze, ale rosną inne wymagania technologiczne.
Najczęstsze błędy to: pominięcie wyporu (wynik za duży), pomylenie masy z ciężarem (brak przeliczenia na N), błędne jednostki (m3 vs dm3), oraz użycie nie tej gęstości (np. stali zamiast płuczki w części dotyczącej wyporu). Pomaga kontrola jednostek na każdym kroku.
kN (kiloniuton) to jednostka siły. Wynik w kN opisuje siłę, z jaką kolumna "ciągnie" w dół przy zanurzeniu w płuczce, czyli obciążenie, które musi przenieść układ podnoszenia (w uproszczeniu). To ważne przy doborze parametrów operacji i ocenie bezpieczeństwa.
Liczy się go m.in. podczas planowania zapuszczania, podnoszenia i pracy przewodu wiertniczego w otworze, zwłaszcza przy analizie obciążeń na haku i w kolumnie. Jest to istotne przy ocenie ryzyka przeciążenia, doborze narzędzi oraz interpretacji wskazań urządzeń pomiarowych.
Weryfikuj rząd wielkości oraz znak poprawki na wypór: ciężar pozorny powinien być mniejszy niż ciężar w powietrzu. Sprawdź też jednostki (czy kończysz w N lub kN) i czy wypór nie wyszedł większy niż ciężar (to byłoby podejrzane dla stalowych elementów w typowej płuczce).
Zwykle nie wprost, bo wypór zależy od objętości wypartej cieczy. Da się jednak obejść to, jeśli masz inne równoważne dane, np. masę oraz gęstość materiału elementu (wtedy objętość = masa/gęstość). W zadaniach egzaminacyjnych te informacje są zwykle podane w tabeli lub na rysunku.
info

Statystycznie 59% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że dla podanych wartości wynik daje 161,2 kN.

Materiały:

  • Podstawy hydrostatyki i zasady Archimedesa (podręcznik fizyki/ mechaniki płynów)
  • Materiały dydaktyczne z technologii wiercenia: obciążenia w przewodzie i wpływ płuczki
  • Zestaw zadań rachunkowych z przeliczaniem jednostek i obliczeń sił w cieczach

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego