11 Дәріс. Бұрғылау құралының бекітілуі
Бұрғылау құралының бекітіліп қалу факторлары және себептері
Ұңғымада бұрғылау құралының тұрып қалуы деп бұрғылау құралының қозғалу қабілетінің жоғалуын айтады және оны арнайы шараларды қолданбай қалпына келтіру мүмкін емес. Бұрғылау құралының бекітілуі жиі кездеседі және күрделіктердің ауыр түрлеріне жатады.
Бекітіліп қалуды жоюға кететін уақыттың меншікті шығындары келесі формуламен есептелген:
(11.1)
мұндағы тпр – бекітіліп қалуды жоюға кететін уақыттың меншікті шығыны, ст-ч/1000 м; т – бекітіліп қалуды жоюға кететін уақыттың жалпы шығыны, ст-ч; L – бұрғылау көлемі, тыс. м.
Төменде жеке ПГО бойынша бекітіліп қалуды жоюға кететін уақыттың меншікті шығындары (ст-ч/100 м) көрсетілген.
«Камчатгеология» 3,0
«Дальгеология» 3,3
«Красноярскгеология» 11,8
«Запсибгеология» 16,0
«Бурятгеология» 12,2
«Иркутскгеология» 21,1
«Уралгеология» 22,1
«Севвостгеология» 27,2
«Приморгеология» 27,4
«Башкиргеология» 48,3
«Читагеология» 166,3
Көріп отырғанымыздай, уақыттың ең жоғары шығындары, сонымен қатар бекітіліп қалуды жою күрделіктері ПГО «Читагеология» және «Башкиргеология» байқалған. Уақыт шығындары ПГО «Приморгеология», «Севвостгеология», «Уралгеология», «Иркутскгеология» және т.б. да біршама жоғары.
Он үш геологиялық ұйым бойынша алынған материалдарды талдау бұрғылану бойынша таужыныстар дәрежесі жоғарлаған және ұңғыма диаметрі төмендеген (151-ден 59 мм-ге дейін) сайын бекітіліп қалуды жоюға кететін уақыт шығыны жоғарлайтының көрсетеді. Бұл мәліметтер 90-85 % ықтималдылық мәндері және сәйкесінше корреляция көрсеткіштері 0,49 және 0,42 мәндері бойыншаалынған.
Барлау ұңғымаларының тереңдігі 3000 м дейін жоғарлауы және құрамында қатты фазасы бар ерітінділерді қолданған кезінде бекітіліп қалу мүмкіндігі жоғарлайды. Қатты пайдалы қазбаларға ұңғымаларды бұрғылау тәжірибесінде бекітіліп қалуды профилактикалау және жою әдістерін даму себептерін зерттеуге аз көңіл бөлініп келеді. Соңғы жылдары бекітіліп қалудың пайда болуы бойынша үлкен зерттеу жұмыстары мұнай ұңғымаларын бұрғылаумен байланысты ұйымдарда жүргізіліп жатыр. Мұнай және газға пайдалану ұңғымаларын бұрғылау облысынан бекітіліп қалу бойынша белгілі мәліметтерді барлау бұрғылау тәжірибесіне көшіру мүмкін емес екені белгілі. Бірақ бекітіліп қалудың жалпы қалыптасу тенденциялары, оларды профилактикалау және жою әдістері әрине ескерілу қажет.
Мұнай және газға бұрғылау кезінде бекітіліп қалудың бірнеше жіктелуі бар. А.К. Самота оларды үш топқа бөледі: қысымның ауытқуынан, бұрғылау құралының тұрып қалуынан және ұңғыма оқпанының тарылуынан пайда болған деп. Л.М. Дюков және И.И. Ханмурзин уақыт шығынымен және оларды жоюға кететін материалдармен бағаланатын бекітіліп қалуларды күрделілік дәрежесі бойынша қарастырады. Осыған сәйкес, барлық бекітіліп қалулар олармен келесі реттілік бойынша орналастырылған: циркуляцияның жоғалуысыз бекітіліп қалу, циркуляцияның жоғалуымен бекітіліп қалу, апаттармен бірге жүретін бекітіліп қалу (ұңғымаға заттардың құлап кетуі, бұрғылау құралының бұзылуы және т.б.).
М.Р. Мавлютов бекітіліп қалудан басқа, келесі күрделіктер түрлерін де ескеруді ұсынған: созылып қалу, отырылып қалу, тұрып қалу, айналып кету. Ұңғымадан көтеру кезінде бұрғылау валының созылып қалуы дегеніміз белгілі көтеру қондырғысы және бұрғылау құралын пайдалану ережелерімен берілген шектік мәніне дейін ауырлық күшін біршама жоғарлатуды айтады. Бұрғылау құбырларының отырып қалуы –тар жерлерді, науаларды, кертпештерді бұрғылау құралымен өткен кезінде ілмекке салмақ индикаторы бойынша белгіленген жүктеменің біршама төмендеуін айтады. Тұрып қалу деп – ұңғыманың біршама қисайтылған учаскесіне, науаларға, тар жерлерге отырып қалуы сипатты болатын бұрғылау құбырлар бағанасының қозғалуына кедергіні айтады. Күштің және айналу моментінің біршама жоғары болуы айналып кетуіне сипатты. Барлық қарастырылған күрделіктер бекітіліп қалуға айналады. Бірақ олардың осылай бөлінуі белгілі дәрежеде жанама белгілері бойынша бекітіліп қалудың алғашқы себептерін анықтауға мүмкіндік береді, ал бұл бекітіліп қалудың белгілі түрін профилактикалау және жою бойынша дұрыс шешімді қабылдау үшін біршама маңызды.
Бекітіліп қалу генезисіне анықтау күрделігі олардың белгілі біршама ұқсас болып келетінмен байланысты. Осылай, циркуляцияның жоғалусыз бекітіліп қалу келесі жағдайлардан туындауы мүмкін: қабатқа репрессиямен (дифференциалды тұрып қалу), науаның түзілуі, таужыныстардың жеке сынықтарымен, түсіп кеткен затпен, жұмыстарды жою кезінде үзілген бұрғылау құбырлардың бір бөлігімен бұрғылау құралының бекітілуі және т.б. циркуляцияның жоғалуымен бекітіліп қалулар – шламның жиналуымен, ұңғыма оқпанының тарылуымен, таужыныстардың опырылуымен, алмазды коронканың жанып кетуімен және т.б. байланысты.
Бекітіліп қалудың барлық түрі үшін сипатты негізгі жана белгі бар – бұрғылау құбырлар бағанасының бос айналуы кезінде айналу моментінің және бұрғылау құралының көтерілуі кезінде ауырлық күшінің жоғарлауы.
Бекітіліп қалу түрлерін анықтау үшін әр белгілі жағдай кезінде бекітіліп қалу үрдісінің ерекшеліктерін аынқтауға және күшейтуге мүмкіндік беретін факторлар мен себептер туралы нақты мәліметтерді білу қажет.
Қатты пайдалы қазбаларға ұңғымаларды бұрғылау жағдайларына келесі тұрып қалу түрлері қатысты: ұңғыма оқпаны тұтастылығының бұзылуы (тарылу, қуыстардың, науалардың түзілуі), ерітінді және ұңғыма оқпанының ластануы (қатты фазамен, карбонаттармен, цементпен, тұздармен, қабатты сулармен және т.б.). Бекітіліп қалудың ерекше түрлеріне қабатқа репрессиядан, колонкалы құбырда керннің тұрып қалуынан, алмазды таужыныстарды бұзушы құралдың жанып кетуінен пайда болады.
Сонымен қатар, колонкалы жинақтың жоғарғы, шеткі және толық бекітілуі бар. Жоғарғы бекітілу кезінде шлам немесе таужыныстар тығыны ұңғыма оқпаның колонкалы құбырдың бұрғылау құбырғаларға өту немесе одан жоғары деңгейде жауып қалады немесе көтеру кезінде бұрғылау құралы ұңғыма қабырғасынан борпылдақ және қалың сүзілу қабығын сырып алғанда. Бұл жағдайда бұрғылау құралы айналып, төмен қарай жылжи алады. Ал көтеру болса қиындатылған немесе мүмкін емес болады. егер бекітіліп қалудың бірінші фазасында сәйкес шараларды қолданбай, көтеруді жалғастыратын болса, онда бекітіліп қалудың екінші фазасы орын алуы мүмкін – ұңғыма бойынша жуу сұйықтығының циркуляциясы толық тоқталып, айналу жоғалып шламды тығынның тығыздалған учаскесінде бұрғылау құралының тұрып қалуы. Шеткі тұрып қалу – ұңғыма қабырғасы және бұрғылау құралы арасындағы кеңістікке таужыныстар сынықтарының, металдың түсіп кетуі. Толық тұрып қалу – колонкалы жинақ шеткі беті, сонымен қатар жоғарыдан тұрып қалған кезінде орын алады. Бұл жағдайда бұрғылау құбырлар бағанасы, әдетте, айналмайды және ұңғыма оқпаны бойынша қозғала алмайды.
Шегендеу құбырлардың ең таралған бекітіліп қалу олардың таужыныстармен ұзақ байланысу кезінде орын алады (оларды ұңғымаға орнатудан бастап ұңғыманы жабу немесе жою кезінде оларды шығаруға дейін). Бұл шегендеу құбырлардың артық шығындалу себебі болып келеді.
Жоғарыда айтылған әр беткіліп қалу түрі үшін негізгі факторлар сипатты болып келеді. Мысалы, дифференциалды бекітіліп қалу үшін – ұңғымада қысымның ауытқуы, бұрғылау құралының қозғалмауы және ұңғыма қабырғасында сүзілу қабығының таралуы. Алмазды құралдың жанып кетуі үшін ұңғыманы тереңдету кезінде оның температуралық режимінің бұзылуы. Ұңғыма оқпаны тұтастылығының бұзылуы, ластануы және т.б. сияқты бекітіліп қалу түрлері үшін негізгі факторлар кітаптың сәйкес бөлімдерінде талданады.
Бұрғылау құралының бекітілуін күшейтетін себептер үш топқа бөлінеді: геологиялық, технологиялық және ұйымдастық. Күрделіктердің басқа түрлерінде сияқты геологиялық себептер жойылмайды, ал қалғандары жойылады.
Геологиялық себептер: геологиялық қимада тұрақсыз су және жылуға сезімтал таужыныстарды, саздардың, сазқұрамды таужыныстардың, тұздар шөгінділерінің, цементтік материалы мұз болып келетін мәңгілік мұзды таужыныстардың, цементтелмеген шөгінді және бұзылған таулы, сонымен қатар өткізгішті таужыныстардың; қатты қабатшалар қосындылары бар жұмсақ шөгінділердің таралуы; қабатты сулардың құрамы және минералдану дәрежесі, бекітіліп қалу белдемінде температураның ауытқуы.
Технологиялық себептер: негізінен жуу технологиясы мен режимінің әртүрлі бұзылу түрлері, оның ішінде белгілі геологиялық жағдайлар үшін жуу сұйықтығының және оның параметрлерінің сәйкес келмеуі. Бұл таужыныстардың опырылуына, отырып қалуына, бұзылуына, ұңғыма оқпанына ағып кетуіне, өткізгішті таужыныстармен көрсетілген қабатқа репрессияға ұшырауына әкелуі мүмкін. Сонымен қатар технологиялық себептерге ерітіндінің коагуляциясына, шламның тұнып қалуына, ұңғыма оқпанында сальникатердің түзілуіне әкелетін жуу сұйықтығының ластануы (қатты фазамен, цементпен және т.б.) жатады. Осы себептер тобына: бұрғылау станогының шпиндель патрондарын қайта бекіту, көтеру-түсіру жұмыстарын жүргізу кезінде бұрғылау құралыны қозғалысының тоқтауы , ұңғыма оқпаның кенет қисаюы, бұрғылау құралын күрделіктер мүмкін болатын белдемде қалдыру, ұңғыманың сәтсіз конструкциясы, оның ішінде бұрғылау құралы, шегендеу құбырлары және ұңғыма қабырғасы арасындағы кішкентай саңылаулар; таужыныстар бойынша бұрғылау құралы үйкелісінің жоғарлауы, алмазды таужыныстарды бұзушы құралының жанып кетуі кіреді.
Ұйымдастық себептер: бұрғылау бригада мүшелерінің нашар мамандық дайындығы, әртүрлі тұрып қалулар, оның ішінде ұңғымаға кездейсоқ заттардың түсіп қалуынан.
Бекітіліп қалу бұрғылау өнімділігін ғана төмендетпей, сонымен қатар толық ұңғыманың немесе оның бір бөлігінің жоюлуына әкелуі мүмкін, себебі бұрғылау құралының бекітілуі жиі бұрғылау құбырлар бағанасының үзілуімен аяқталады. Бұл, егер бұрғылаушы күрделік түрін анықтамай, ұңғымадан бекітіліп қалған құбырлар бағанасын шығару кезінде жоғары ауырлық күшін салған кезінде орын алуы мүмкін. Бекітіліп қалулар ұңғымадан шығару мүмкіндігі болмайтын шегендеу құбырларының біршама шығындалуымен негізделеді.
Бұрғылау құралының бекітіліп қалу механизмі туралы заманауи көріністер.
Бұрғылау снаряының бекітіліп қалуы әртүрлі. 1937 жылы Хейворд осы күрделік түру талқыланған бірінша мақаланы жарыққа шығарды. 1940 жылы Уоррен бекітіліп қалу себептерін жете түсіндіруге талпыныс жасады. Екі автор да бұрғылау снарядының тұрып қалуы ұңғымада науалардың түзілуі, бұрғылау құбырының айналасында шламның жиналуынан және циркуляцияның тоқтатылып, бұрғыланған таужыныстармен қашаудың толып қалуынан болады деген қорытындыға келді.
Берілген бөлімде қысымның ауытқунан пайда болған бұрғылау құралдың бекітіліп қалу механизмін қарастырамыз, себебі бекітіліп қалудың басқа түрлері кітаптың басқа бөлімдерінде берілген немесе олардың механизмі өте қарапайым болып, оны арнайы талдау қажеттілігі жоқ.
Бекітіліп қалу себебі ретінде қабатқа репрессияның маңыздылығына алғаш рет 1944 жылы А.И. Малышев көңіл бөлген. 1957 жылы Хельмик және Лонгли ұңғымада бұрғылау снарядтың бекітіліп қалу себебіне қабатқа артық қысымның әсерін жатқызды. Кейіннен бұл бағыттағы зерттеулер отандық және шетелдік авторлар жұмыстарында жалғасын тапты.
Қабатқа репрессияның әсерінен пайда болған бекітіліп қалу механизмі бұрғылау құралын ұңғыма қабырғасына тез және атты қысылып қалудан орын алады. Бұл жағдайда айналу және остік қозғалыс ұңғымада тоқтайды (10.1 сурет). Әдетте, бекітіліп қалу ұңғымада бұрғылау құралының шамалы уақытқа, жиі минутпен есептелетін, қозғалысын тоқтатқан және өткізгішті таужыныстарда сүзгілі қабықшақтың пайда болуынан орын алады.
