8 Дәріс. Жұтылу жағдайларында ұңғымаларды бұрғылау

Жұтылу факторлары және себептері

Жұтылу деп ұңғыма оқпанынан қоршаған таужыныстарға жуу сұйықтығының сүзілуін айтады. Жұтылудың негізгі факторлары: қабатқа репрессия және қабат таужыныстарында сүзілу арналардың таралуы. Жұтылу себептері шартты түрде геологиялық, техникалық, таулы-техникалық және ұйымдасқан деп бөлінеді.

Геологиялық себептерге қабатқа жуу сұйықтығының сүзілу қарқындылығымен анықталатын жұмыс учаскесінің барлық геологиялық және гидрогеологиялық жағдайлар ерекшеліктері жатады. Жұтылу қабаттары байланыспаған ұсақ кеуекті, кеуекті (құмды және ірісынықты), карсты және жарықшақты таужыныстармен көрсетілген. Біршама қарқынды жұтылулар жиі ірі сынықты, карсты және жарықшақты таужыныстарда байқалады. Байланыспаған және қуысты таужыныстардың орналасу тереңдігі әдетте 300 м аспайды, жарықшақты таужыныстар болса ұңғымамен кез келген тереңдікте кездесуі мүмкін. Осыған байланысты таужыныстардың жарықшақтылығы геологиялық күрделіктердің мүмкін болатын белдемі ретінде зерттелуі қажет.

Таужыныстардағы жарықшақтар геометриялық ерекшеліктері, морфологиясы және генезисі бойынша жіктеледі.

Геометриялық ерекшеліктері бойынша жарықшақтар жүйелік, ретсіздік және полигоналды, тік (құлау бұрыштары 72-90⁰), қия (45-72⁰), жазық (6-45⁰) және көлденең (6⁰ дейін) болып бөлінеді.

Жұтылу белдемдерін бағалау кезінде үлкен маңызға ие болатын жарықшақтардың негізгі параметрлеріне: алшақтығы, шоғырлануы (олардың арасында нормаль бойынша арақашықтығы) және жиілігі (ұңғымада көлденең бойынша олардың арасындағы арақашықтығы). Таужыныстардың тереңдігі жоғарлаған сайын көлденең және жазық жарықшақтардың алшақтығы және шоғырлануы әдетте төмендейді. Қабаттың қалындығы жоғарлаған сайын өзгермеген жағдайларда жарықшақтар арасындағы арқашықтығы да жоғарлайды. Берілген қабаттың қаттылығы жоғарлаған сайын жарықшақтардың шоғырлығы төмендейді.

Ашылымы бойынша жарықшақат жұқа (<1,0 мм), ұсақ (1,5 мм), орташа (5-20 мм), ірі (20-100 мм) және өте ірі (>100 мм). Таужыныстарда өлшемдері 0,1 ден 1 мм дейін жарышақтардың таралуы белгілі жағдайларда жуу сұйықтығының жұтылуының пайда болу үшін жеткілікті бола алады.

Жарықшақтардың ашылымы тығыздайтын материалдың түрі, жуу немесе тампонажды ерітіндіге енгізілетін толтырғыштың мөлшері мен бөлшектер өлшемдері, сонымен қатар тампонажды қоспалардың құрамы және жұтылуды жою әдістері анықталады.

Генетикалық типі бойынша массивте жарықшақтардың аудандық және тереңдік таралуын алдын ала бағалауға болады. Осылай петрогенетикалық жарықшақтар үшін олар массивтің литологиясымен тығыз байланысты. Оларға жарықшақтардың ашылуы және шоғырлануытаужыныстардың қалындығымен және құрамымен анықталатыны сипатты. Соңғыларға жарықшақтардың бағытталуы да бағынышты.

Экзогенді жарықшақтардың таралуы экзогенді факторларға, сонымен қатар массивтің литологиялық-тектоникалық ерекшеліктерге бағынышты. Олар, мысалы, таужыныстардың әлсіз қабатшаларына, тектоникалық белдемдерге және т.б. ұштасуы мүмкін.

Жасанды жарықшақтар негізінен адамдардың инженерлік әрекеттілігімен анықталады.

Карстармен байланысты жуу сұйықтығының жұтылуы еритін таужыныстардың (карбонатты, сульфатты, тұздар шөгінділері) таралу аудандарында кездеседі. Осындай таужыныстарда бұрғылау кезінде қуыстардың, арналардың, галерея, үңгірлердің ашылуы, сонымен қатар бұрғылау құралының түсіп кету жағдайлары орын алуы мүмкін. Карстың жергілікті таралуына байланысты жұтылу қарқындылығы кенет өзгеруі мүмкін. Таужыныстардың карстылығы тереңдік жоғарлаған сайын төмендейді.

Тұтастылығы, сүзілу көрсеткіші және меншікті су жұтылуы бойынша таужыныстардың жинақталған жіктелуі (8.1 кесте) қатты пайдалы қазбаларға бұрғылау кезінде жуу сұйықтығының мүмкін болатын жұтылуды болжау үшін аудан (учаскі) ұңғымасының гидрогеологиялық зерттеу мәліметтерін қолдануға мүмкіндік береді. Ол таужыныстардың сулылығы, жарықшақтылығы немесе карсталуы жоғары болған сайын көбеетін жұтылуды алдын-ала ескеру және жою әдістерін таңдау үшін негіз болып келеді.

Біршама жоғары жұтылулар әдетте аномалды төмен қабатты қысым (АТҚҚ) белдемдерде кездеседі. Қалыпты қабатты қысымыға таулы градиент қысымы = 0,01 МПа тең болатын су арыны болып есептеледі. <0,01 МПа кезінде қабат суды жұта бастайды.

Жуу сұйықтығы жұтылуының техникалық себептері ұңғыма конструкциясының дұрыс таңдауымен (мысалы, ұңғыма оқпаны диаметрінің тарылуы уақыт бірлігінде жоғалған сұйықтық мөлшерін төмендетеді), жуу әдісін, тазалағыш агенттің түрін және оның параметрін таңдаумен (тығыздылығы және реологиялық қасиеттері); ұңғыма қабырғасы бойынша жуу сұйықтығы ағынының жылдамдығымен, ұңғымада бұрғылау құралының айналу жиілігімен, ұңғыманың ашық оқпанында жұмыс ұзақтылығымен (оқпанды кеңейту кезінде, жұтылу белдемдерінде жеке арақашықтықтарды қайта бұрғылау кезінде және т.б.); қабатқа түсетін қысым ауытқуының өзгеруімен байланысты.

8.1 кесте

Жарықшақтылығы, карстылығы және су өткізгіштілік дәрежесі бойынша таужыныстардың жіктелуі

Таужыныстар	Сүзілу көрсеткіші. м/тәу	Меншікті су жұтылуы, ма/сағ
Негізінен монолитті	<0,01	<0,0003
Біршама нашар су өткізгішті, нашар жарықшақты және нашар карсталған	0,01–0,1	0,0003–0,003
Нашар су өткізгішті, нашар жарықшақты және нашар карсталған	0,1 – 10	0,003–0,3
Су өткізгішті, жарықшақты және карсталған	10–30	0,3–0,9
Біршама су өткізгішті, біршама жарықшақты және біршама карсталған	30–100	0,9–3,0
Өте су өткізгішті, өте жарықшақты және өте карсталған	>100	>3,0

, (8.1)

Гидростатикалық қысым жуу сұйықтығы бағанасының салмағымен анықталады.

Гидродинамикалық қысым шығарылып жатқан технологиялық операцияға байланысты келесі жағдайларда есептеледі: 1) ұңғыманың құбыраралық кеңістігінде жуу сұйықтығының циркуляциясы кезінде ; 2) сорғышты түсіру кезінде; 3) бұрғылау құралын түсіру кезінде. Бұл жағдайларда белгілі жағдайлар үшін осы формулаларға кіретін тәжірибелік көрсеткіштің мәнін k анықтау қажет. Егер гидростатикалық қысым қабаттық қысымға жақын болатын болса онда гидродинамикалық қысымның жоғарлауы қауіпті деп есептеледі. Мұнай және газға ұңғымаларды бұрғылау тәжірибесінен сұйықтықтың жұтылуын қоздыру үшін 3,6* Па тең болатын қабатқа репрессияның дамуы жеткілікті болатыны белгілі.

Жоғарыда айтылып кеткендей, жуу сұйықтығының жұтылу себебіне қабаттың гидроүзілуі, яғни алғашқы монолитті таужыныстарда жарықшақтардың жасанды қалыптасуы немесе бар жарықшақтардың ашылуы жатады. Бұл келесі жағдайларда орын алады:

> , (8.2)

мұндағы – қабат гидроүзілуінің қысымы.

Қабаттың гидроүзілуін алдын-ала ескеру үшін қосындылық қысым ( ) гидроүзіліс қысымынан 5-6% төмен болуы қажет. Шектік мәнін ( ) келесі формула бойынша анықтауға болады:

=k , (8.3)

мұндағы k – 0,90-0,95 тең болатын қор көрсеткіші; – таулы қысым градиенті, МПа/м; Н – қабаттың орналасу тереңдігі, м.

жұтылудың тау-кең-техникалық себептеріне ұңғымалармен ескі тау-кең өндірістерді, адамның инженерлік әрекеттілігімен байланысты жасанды жарықшақтардың ашылуы, ал ұйымдасқан себептерге себептерге – бұрғылау қызметкерлердің төмен мамандануы жатады.

Ұсынылатын әдебиеттер: Нег. 1.б. 177-180

Бақылау сұрақтары:

1. Жуу сұйықтығының жұтылу себептері.

2. Жуу сұйықтығы жұтылуының геологиялық факторлары.

3. Жуу сұйықтығы жұтылуының технологиялық факторлары.

4. Тампонажды сұйықтықтарға қойылатын талаптар.