4 Дәріс. Мәңгілік мұзды таужыныстар бойынша ұңғымаларды бұрғылау

Ұңғыма қабырғаларының тұрақтылығына физикалық-химиялық үрдістердің әсері

Хлорлы натриймен минералданған су және сазды ерітіндінің мұзға әсер ету туралы сұрақтарды А.В. Марамзин зерттеген және ол NaCl концентрациясы 5 % жоғары болған кезінде таужыныстардың минералды бөлшектерін байланыстырып тұратын мұздың қарқынды бұзылуы жүретінің көрсетті. Мұздың бұзылу жылдамдығына қату алдындағы жуу сұйықтығының температурасы мен ұңғыма қабырғасы мен бұрғылау құбырлары арасындағы сақиналы кеңістікте циркуляцияланатын сұйықтық арасында айырмашылығы біршама әсер етеді. Осы температуралардың айырмашылығы төмен болған болған сайын, мұздың бұзылу мүмкіндігі де шамалы. Ұңғымалық жағдайларда жуу сұйықтығымен мұздың өзара әрекеттесу реакциясы қатты дене – сұйықтық фазалар бөлімінің бетінде өтеді, сондықтан да өтіп жатқан үрдістер сұйық фазаның күйімен және мұздың бетін шайып жатқан мөлшерімен анықталады. Ұңғыма бойынша сұйықтықтың циркуляциялау жағдайларында циркуляция тоқтаған кезінде статикалық жағдайларға қарағанда мұз қарқынды бұзыла бастайды.

Бірақ мұз бен мұзды таужыныстардың бұзылу кинетикасы біршама күрделі және аз зерттелген. Оның теориясын зерттеу біршама назар аударады. Мұзды таужыныстарда криогенді құрылымның үш түрі бар: массивті, онда мұз кристалдары кеуекті кеңістікті толтырады (4.1, а сурет), қатпарлы, онда бір бағытта бағыталған линза және қатпарлар түріндегі мұз мұзды грунттың қалыптасу жағдайларына қатысады (4.1, б сурет) және торлы (4.1, в сурет). Таулы таужыныстар үшін жарықшақтардың мұзбен толу сипатты болып келеді (мысал ретінде желілі мұзды қарастыруға болады).

4.1Сурет. Мұзды таужыныстардың бітімі: 1 – таужыныстардың минералды құрамы; 2 – мұз

Ұңғыма бойынша циркуляцияланатын жуу сұйықтығы таужыныстармен, сонымен қатар мұзбен өзара әрекеттеседі, себебі химиялық үрдістер теріс температуралар кезінде де тоқтамайды.

Қазіргі уақытта байланысып жатқан таужыныстарда: таужыныстар (мұз) – сұйықтықта және триадада: таужыныстар (мұз) – таужыныстағы қабықша – сұйықтықта өтетін осмотикалық құбылыстың таралуы да дәлелденген. Бұл температура, қысым, концентрация және т.б. өздігінен теңесетін табиғи үрдістердің жалпы тенденцияларының бірі болып келеді.

Таужыныстар (мұз) – сұйықтық жүйесінде жартылай өткізгіш тосқауыл ретінде сумен байланысатын таужыныстардың қабырғадағы жұқа қабаты саналады. Мұзды таужыныстардың, сонымен қатар мұздың құрамында әртүрлі минералдану дәрежесі с_м бар қатпайтын кеуекті сұйықтық болуы мүмкін.

Мұзды таужыныстарда қатпайтын судың мөлшері температураға, заттық құрамына, тұздалуына тәуелді болып, келесі эмпирикалық формула бойынша есептелуі мүмкін:

w=aT^-b, (4.1)

мұндағы w – қатпайтын судың мөлшері, таужыныс үлгісінің салмағынан %; а және b – таужыныстардың құрамынан тәуелді көрсеткіш (ln а=0,5519 ln S+0,2618 және ln (-b) =0,264S+0,3711; S – таужыныстардың меншікті беті, м²/г; Т – таужыныстардың температурасы, °С.

Жұқа дисперсті мұзды саздар құрамында -100°С температура кезінде де қатпайтын судың мөлшері болуы мүмкін. Ұңғыма оқпанында белгілі минералдану дәрежесі бар жуу, ал мұзды таужыныстарда (мұзда) кеуекті сұйықтықтың болуы кезінде осмотикалық қысымның әсерінен концентрацияның өздігінен теңесу үрдісі жүреді. Осының нәтижесінде ұңғыма қабырғасында таужыныстардың біршама тұрақтануы немесе бұзылуы болуы мүмкін.

Егер мұзды таужыныстарда ерітіндінің с_р және кеуекті сұйықтықтың с_м минералдану дәрежесі тең болатын болса, онда жүйе изотонды тепе-теңдікте болады. Басқа тең жағдайлар кезінде мұзды таужыныстардың бұзылуы болмайды. Ерітінді және мұздың бірдей минералдану дәрежесі жағдайларында (с_р - с_л) мұз басқа факторлардың, сонымен қатар температураның тұрақты күйінде ерітіндіде ұзақ уақыт бойы сақталуы мүмкін. Егер жуу сұйықтығының құрамында кез келген еріген тұздың мөлшері жоғары болатын болса, онда мұз – сұйықтық шекарасында температураның төмендеуімен, мұздың балқуымен байланысты фазалық өзгерулер және оның бұзылу үрдісі орын алады. Ұңғыма қабырғасында мұзды тайжыныстардың тұрақтылығын қамтамасыз ету негізінен мұз-цементке тәуелді болғандықтан жуу сұйықтығының қасиеттері оның тұрақтандыру үшін бағытталуы қажет. Жуу сұйықтығы мұзға (мұзды таужыныстарға) қарағанда инертті немесе жоғары гидрофорбты қасиеттерге ие болуы қажет.

Осы жағдайды тексеру үшін NaCl ерітіндісіне ионогені (анионды сульфанол және катионды АНП-2) бар ОП-7 ПАВ неогенді қоспа араластырылды. ОП-7 (массасы бойынша 0,05%) және сульфанол (масса бойынша 0,005%) қоспасы NaCl 6% ерітіндісне қосылған кезінде бірдей жағдайларда мұздың бұзылу үрдісін 0,5 сағат ішінде 0,82 10^-3-ден 0,32 10^-3 кг дейін төмендетті (4.1 кесте). Осы құбылыс ОП-7+АНП-2 типті ПАВ қоспасын енгізген кезінде де байқалады. Егер мұзға NaCl және СаС1₂ тұздар ерітіндісінің бөлек әсері кезінде қабыршақ мұз пайда болғаны байқалған болса, онда бұл ерітінділерге ПАВ қоспасын енгізген кезінде бұл құбылыс байқалған жоқ.

Күрделіктер сүресі кезінде аэрацияланған сұйықтықтар және көпіршіктер үлкен назар ие болды. ПАВ қоспасымен мұздың гидрофобизациясы және оның бетінде ауа көпіршіктерімен бекітілуі мұзға сұйық ортаның біршама әсер етуін тоқтатады. Ауаның көпіршіктері кеуекті кеңістікті жауып, арнайы қоспасыз сұйықтықтың су бергіштігін төмендетеді. Сұйықтықтың аэрациялану дәрежесі жоғары болған сайын, құбыр суының әрекетімен салыстырғанда мұздың бұзылу дәрежесі төмен болады. Сондықтан да аэрацияланған суды мәңгілік мұзды таужыныстарды бұрғылау кезінде қолданған жөн.

4.1 кесте.

Су негізіндегі жуу сұйықтығының құрамы мұздың бұзылу дәрежесіне әсері

Қоспа түрі	Қату температурасы, °С	0,5 саға ішінде мұз үлгісі салмағының төмендеуі, г	Қабыршықты мұздың түзілуі
Хлорлы натрий Хлорлы кальций Этиленгликоль Этилді спирт Глицерин Хлорлы натрий (49 кг/м3) Хлорлы натрий (55 кг/м3) Хлорлы натрий +0,05 % ОП-7 + Сульфонолдың + 0,05 % Хлорлы натрий +0,5 % ОП-7 + + 0,005% АНП-2	—3 —3 —3 —3 —3 —3,4 —4,5 —3,4 —4,5	0,62 0,34 0,50 0,39 0,21 0,82 0,91 0,32 0,70	+ + - - - + + - -

Ескерту. Мұз үлгісі салмағының төмендеуі А. В. Марамзин және А. А. Рязанов әдістемесі бойынша анықталған

Мұзға қарсы органикалық емес қоспалардан органикалық, мысалы, этиленгликоль, глицерин және т.б. (4.1 кестені қара) қоспаларға алмасуы мұздың сулы ерітіндімен байланысу бөлігінде оның бұзылу жылдамдығының төмендеуімен сипатталады. Осыған дәлел ВНИИКРнефте мәңгілі мұзды таужыныстар үшін шығарылған ерітінділер жатады және бір ерітіндінің құрамында антифриз ретінде натри ацетаты қолданылады.

Жуу сұйықтығының минералдану дәрежесінің жоғарлауымен, яғни с_р>с_м кезінде кеуекіт сұйқтық таужыныстардан ұңғымаға өтетін жағдайлар пайда болады. Иммоболиздеген сұйықтық шығындалған кезінде мұздың қаттылығы төмендейді.қабырға маңы белдемінде мұз – цемент бұзылуы қуыстардың қалыптасуына әкеледі. Бұл үрдіс, өз кезегінде, ұңғымада циркуляцияланатын сұйықтықтың қабатқа эрозиялық әсері етуін жоғарлатады.

Тұзды жуу сұйықтығында мұздың бұзылуы А.В. Марамзин, А.А. Рязанов және т.б. жұмыстарында көрсетілген. ЛГИ жүргізілген сынамалар 1,5 сағат ішінде мұзбен әрекеттескен NaCl ерітіндісінің тығыздығы 1100-ден 1099 кг/м³ дейін төмендеген; бұл жағдайда мұз бен ерітіндінің температуралары бірдей болған – 2,5°С [4]. Мұздың бұзылу жылдамдығы ерітіндіде сұйықтықта NaCl мөлшерінің көбеюімен жоғарлайды. Бұл ЛГИ жүргізілген сынамалармен дәлелденген. Судың құрамында NaCl 25 және 106 кг/м³ мөлшерінде мұздың бұзылу жылдамдығы -1 °С температурада сәйкесінше 0,0163 және 0,0882 кг/сағ құраған. Сондықтан да жуу сұйықтығының ластанудан сақтау керек, себебі бұл цементі мұз болып келетін таужыныстардың опырылуына әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, мұздың бұзылуына тұзды ерітіндінің әсер ету ұзақтылығы да әсерін тигізеді, сондықтан да мұздың беті ашылған мәңгілік мұзды таужыныстар тез бұрғыланады.

t = -1 °С кезінде 3 % ерітіндінің әсер ету уақыты

сағ……....................................................................................................... 0,5 1,0 1,5

мұз үлгісі салмағының төмендеуі, г, әрекеті кезінде:

NaCl ...................................................................................................... 0,62 0,96 1,96

СаС1₂ .................................................................................................... 0,30 0,39 0,70

Медвежий және Уренгой кенорындар мысалында мұзды таужыныстарда қуыстар түзілу үрдісі Тихонов мәнімен анықталады және оның мәні бұл жағдайда төмен болуы қажет. Бұл бірінші кезекте жоғары бұрғылау жылдамдығымен қамтамасыз етіледі, себебі ол жуу сұйықтығының мұзды таужыныстармен әрекет ету уақытын қысқартады. Көпіршіктер үшін бұл жағдай анықтаушы болып табылмайды. Сонымен қатар көпіршік тазалаушы агент ретінде төмен тығыздықпен, ұңғыма бойынша циркуляцияланатын төмен мөлшермен және төмендетілген меншікті жылу сыйымдылығымен, яғни берілген параметрді анықтайтын көрсеткіштермен сипатталады.

с_м>с_р кезінде ұңғымадан қабатқа сұйықтықтардың ағып өту жағдайлары жасалады, бұл таужыныстардың механикалық қасиеттерінің және олардың тұрақтылығының төмендеуіне әкеледі. Бұл жағдайда мұздың бұзылуына мұздың бетін гидрофилді сұйықтықтармен суланумен, сонымен қатар тұзды ерітіндімен мұздың еруімен байланысты жылулық әрекеттері әсер ету мүмкін.

Тәжірибелер көрсеткендей, мұздың (таужыныстардың) бұзылу жылдамдығын төмендету үшін жуу сұйықтығының тұтқырлығын жоғарлату қажет, оның нәтижесінде сұйық фазаның таужыныстарға енужылдамдығы төмендейді.

А.В. Марамзин және А.А. Рязанов көрсеткендей, NaCl бірдей концентрациясында тұзды судан сазды ерітіндіге өткен кезінде мұздың бұзылу жылдамдығы 3,5-4 есе төмендеген. Сазды ерітіндіге КМЦ және ССБ, яғни тұтқырландырушыны және көпіршіктенуді енгізген кезінде оның жылдамдығы тағы да төмендеген.

Сазды ерітіндіні қолданған кезінде мұзға фильтрат әсер етеді және де оның иондық құрамы біршама әртүрлі және ол саздардың минералогиялық құрамымен, бірінші кезекте алмасатын катиондар кешенімен, ерітіндіде саздың құрамымен, сонымен қатар соңғысының мұзға қарсы қоспамен анықталады.

Махарадзев №2 және Альметьев №3 зауытарының және судың мөлшерінде 30% концентрациясы мен NaCl әртүрлі құрамды (0; 3; 10 және 15%) сазды ерітінділердің фильтраттардың иондық құрамының талдауы №2 саздың Ф-2 ерітіндісінің фильтратында NaCl концентрациясы жоғарлаған сайын Na⁺ және Cl^- иондарының құрамы да жоғарлайтының көрсетті. №3 саздың Ф-3 ерітіндісі фильтратында керісінше Са²⁺ және Mg²⁺ иондары біршама жоғарлайды. Бұл жағдайда Ф-2 фильтратында қосындылық минералдылық біршама жоғары. Ф-2 фильтратының жоғары қосындылық минералдылығына, Na⁺ и Cl^- жоғары құрамына байланысты мұздың қарқынды бұзылуын да күтуге болады. осыған байланысты Ф-2 фильтратында Ф-3 фильтратына қарағанда мұздың бұзылу қарқыны жоғары болды (4.2 кесте). Сондықтан да мұз бұзылу үрдісін төмендету үшін кальцийлі саздарды қолданған жөн. Бірақ осы саздарды химиялық өңдеу күрделігі мәңгілік мұзды таужыныстарда бұрғылау жағдайларында қолдануды күрделендіреді [2].

Ерітіндіге саз ұтағын, КМЦ және КМЦ бар гипан қоспасын енгізу кезінде оның тұтқарлығының жоғарлауынан мұздың бұзылу жылдамдығының төмендеу туралы жағдай да расталды. Ерітіндінің сүзілу қасиеттерінің жоғарлауы борпылдақ құмдарды цементтейтін мұздың қарқынды бұзылуына әкелуі және егерде ерітінді жоғары тұтқырлы болатын болса қуыстардың түзілуіне әкелуі мүмкін.

Барлық белгілі тазалағыш агенттердің ішінде тек сығылған ауа мен көпіршіктердің ғана сүзілу қасиеттері нөлге тең.

4.2 кесте

-2 °С температура кезінде сазды ерітінділер фильтратарында мұз салмағының (г) төмендеуі

	NaCl алғашқы құрамы, %
Әрекет ету уақыты, сағ	3	15
0,5 1,0	3,11/1,58 3,37/1,88	4,53/3,54 6,23/4,50

Ескерту. Алымында – Ф-2 фильтраттары үшін, бөлімінде – Ф-3 фильтраттары үшін

Осыған байланысты, мұзды таужыныстарды, сонымен қатар мұзды тұрақтандыру үшін оларға белсеңді әрекет ететін сұйықтықтарды қолданбаған жөн. Мұзға инертті және суға сезімтал таужыныстарға органикалық негізіндегі суытылған сұйықтық пен уытылған құрғатылған сығылған ауа, көпіршіктер біршама тиімді болады. Су негізіндегі жуу сұйықтықтары қатты фазаның шамалы құрамды, сұйық фазаның жоғары тұтқырлығына, төмен субергіштігіне және құрамында гидрофорциялайтын қоспалар – ПАВ болуы қажет. барлық көптеген жағдайларда жоғары аэрациялану дәрежесі бар жуу сұйықтықтарын қолданған жөн.

Бұрғылау үрдісінде жуу сұйықтығының қасиетті мен температурасының маңызы.

Мұзбен цементтелген борпылдақ таужыныстардың жәнге бұзылған түпкірлі таулы таужыныстардың олардың температуралық және агрегаттық күйінің бұзылуына жоғары сезімталдылығы, таужыныстардың аккумулитивті суықтығының ұңғыма оқпанына және оның ішінде жүретін үрдістерге әсері – жиі кездесетін, өзінің табиғаты бойынша әртүрлі және салдары бойынша ауыр күрделіктердің себептері.

Осы күрделіктердің басты себебі – температуралық факторды ескермеу, мұзды таужыныстар мен ұңғымада циркуляцияланатын жуу ортасының арасындағы жылу алмасу үрдістерінің қарқындылығы олардың фазалық күйінің бұзылуына әкелмейтін ұңғыманың қалыпты температуралық режимінің бұзылуы жатады.

Жуу ортасы мен мұзды таужыныстардың жылулық өзараәрекеттесуін үнемі ескеру қажет. Дұрыс емес әдістердің мысалдарына қатып қалумен күресу мақсатында жылытылған суды немесе ерітіндіні қолдану, бұл мұзбен цементтелген таужыныстардың байланысуының бұзылуына және олардың опырылу нәтижесінде күрделі апаттардың пайда болуына әкелген. Тұзды және тұздалған сазды ерітінділерді қолдану тиімді болды, бірақ бұл жағдайларда ерітіндінің температурасын белгілі шекте сақталмау және тұздың мұзды еріту әрекетін ескермеу нәтижесі бұл күрделіктерді толық жойған жоқ.

Бұрғыланып жатқан ұңғыма оқпанында температураның жасанды реттеу мүмкіндігі жуу ортасының жылулық-физикалық қасиеттеріне байланысты болады. 0 °С температура кезінде қататын суды қатпайтын NaCl және СаСl концентрацияланған ерітіндімен, парафинді емес дизелді жанармаймен немесе аумен алмастыру әлі де мәселені шешпейді, мұздықтарда бұрғылау кезінде ұңғымаға қалыпты температуралық режимді қамтамасыз етпейді. Бұрғыланып жатқан ұңғыма оқпанында жылу алмасу үрдістерін, тереңдік бойынша температураның таралу сипатын білмей атмосфералық ауамен немесе мұзды таужыныстармен жер бетінде жылу алмасу нәтижесінде суытылған қатпайтын жуу ортасы күрделіктер мен апаттардан сақтануға кепілдік бермейді. Сұйық және газ тәріздес жуу ортасының температурасы ұңғыманың циркуляцияланатын жүйенің әр нүктесінде әртүрлі және бұл ұңғыманы қоршап жатқан мұзды таужыныстар массиві және ұңғымада циркуляцияланған жуу ортасы арасындағы стационарлы емес (уақытқа және үрдіс ұзақтылығына тәуелді болатын) жылу алмасу нәтижесі және жуу ортасының физикалық пен жылу физикалық қасиеттеріне тәуелді. Мұзды таужыныстарда бұрғылаудың қалыпты технологиясын қамтамасыз ету үшін бұл қасиеттерді ғана білу бұрғыланып жатқан негізгі жылу алмасу заңдылықтарды білусіз және ескерусіз жеткіліксіз болапы келеді.

Бұрғыланып жатқан ұңғыманың температуралық режим.

Бұрғыланып жатқан ұңғыманың температуралық режимі деп бұрғылау бағанасының ішкі арнасында және сақиналы арнада циркуляцияланып жатқан жуу ортасы температурасының таралуын айтады және өзінің әрекеті бойынша көптеген факторларға тәуелді болады.

Бұрғылау құбырларында жуу ортасының төменге түсетін ағысы сақиналы арна бойынша көтерілетін ағыспен үнемі жылу алмасу күйінде болады және ол өз кезегінде қоршаған ортамен (өзімен немесе шегендеуші құбырлар арқылы) байланысып, өзінің температурасын тереңдігі, сонымен қатар уақыт бойынша өзгертеді.

Таужыныстардың табиғи температурасы – тұрақсыз мән және ол тереңдігі бойынша, негізінен жоғарлап, өзгереді. Ұңғымада циркуляцияланатын жуу ортасымен жылу алмасу нәтижесінде таужыныстар массивінде жылулық балансы бұзылады, ұңғыма оқпанынан қоршаған массивке жылудың шығуы циркуляцияның ұзақтылығына тәуелді болып, уақыт бойынша үнемі өзгеріп отырады. Бұл жағдайда таужыныстар өзінің температурасы да өзгереді.

Ұңғыманың забой маңы белдемінде жуу ортасы таужыныстарды бұзушы құралдың механикалық жұмысы нәтижесінде бөлінетін жылуды қабылдайды. Забой маңында жергілікті жылу көзі ұңғымадағы жылу алмасу жағдайын күрделендіреді және ол көтеру ағысының температурасына ғана емес, бұрғылау құбырлары қабырғасы арқылы жылу алмасу нәтижесінде төменге түсетін ағыстың температурасына да әсер етеді.

Бұрғылау құбырлары және сақиналы кеңістікте үйкеліс кедергісін кететін ағысқа шығындалатын энергия да жылу ретінде таралып, ортаның температурасына әсер етеді.

Өзіндік жылу көзіне – бұрғылау құбырларының ұңғыма қабырғасына үйкелісі де жатады.

Ауа немесе газбен үрлеу арқылы бұрғылау кезінде жылу алмасу үрдістерімен бірге масса алмасу үрдісі жүреді, ол ауа немесе газ ылғалдығының өзгеруімен көрініп, олардың температурасына біршама әсер етеді.

Мәңгілік мұзды таужыныстар бойынша бұрғылау кезінде жылу алмасу үрдістері таужыныстардағы фазалық күйінің өзгеруімен күрделенеді және олар жылу ағыстарының қарқындылығына және бағытына біршама әсер етеді.

Ұңғымадағы циркуляциялық жүйесінің кез келген нүктесіндегі жуу ортасының температурасы кез келген уақытта жуу ортасының шығыны және алғашқы температурасы, ерітіндінің қозғалу жылдамдығы және турбуленттілігі, жуу ортасының ұңғымамен өтіп жатқан таужыныстардың физикалық және жылу-физикалық қасиеттері, бұрғылау бағанасы және шегендеу құбырлардың конструкциялық ерекшеліктері және материалдар қасиеттері, бұрғылау жылдамдығы және бұрғылау ұзақтығы, забойда таужыныс бұзушы құралдың шығарып жатқан қуаттылығы және т.б. факторлардың бірге көріну нәтижесі болып келеді.

Осы факторлардың көбісінің әрекеті ұңғыманың әр учаскесінде әртүрлі және таңбасы бойынша қарама-қарсы болып, уақыт бойынша өзгереді.

Бұрғыланып жатқан ұңғыманың температуралық режим мәселесі өте күрделі және он нақты шешу біршама қиындықтарды тудыртады.

Қазіргі уақытқа көптеген зерттеушілермен температуралық режимді болжау мақсатында оны бірқатар шешімдерін ұсынған. Олардың біреуі – технологиялық есептеулерді жеңілдету мақсатында эмпирикалық және жартылай эмпирикалық тәуелділіктерден немесе қарапайым аналитикалық жағдайлардан құралған қолданбалы, екіншісі – циркуляцияланатын ортаның қоршаған таулы массивпен стационарлы емес жылу алмасуының жалпы жағдайларына және кейбір екінші дәрежелі факторларды ескеру өте күрделі және барлық есептеулер үшін қолайсыз болып келеді.

Анықтаушы факторларды ескеру бойынша ең қарапайым және толық шешімі 1964 жылы алынған және ол мұзды таужыныстарда бұрғылау жағдайлары үшін қолданып, [7] және одан да ерте шыққан жұмыстарда берілген. Тау-кең жылу физикасында «стационарлы емес жылу алмасу көрсеткіші k» түсінігін, сонымен қатар таужыныстар құрамындағы ылғалдың агрегатты күйіне өтетін және Ю.Д. Дядькин енгізген «жылу алмасуды интенсификациялау көрсеткіші k_агр» қолдану нәтижесінде шешімдердің қарапайымдылығы алынған. Бұл жағдайда бұрғылау құбырлары бойынша төмен түсетін және сақиналы арнада температурамен функционалды байланысты болатын ағыстың температурасы үшін тұрақты көрсеткіштері бар екінші дәрежелі бірқалыпсыз жолақты дифференциалды теңдеуді шешуге бағытталған. Ұңғыманың берілген уақытта соңғы тереңдігі кезінде кез келген h тереңдіктің температурасы үшін соңғы аналитикалық мәні келесі түрге ие:

Бұрғылау колонкасындағы төменгі түсетін ағыс үшін:

t₁=m₁ +n₁ +T₀- , (4.2)

мұндағы

m₁=

сақиналы арнада көтерілетін ағыс үшін

t₂= m₂ +n₂ +T₀+ (4.3)

мұндағы

m₂=

бұл мәндерде А, В, Е – қысқартылған көрсеткіштер:

A=(t_1H-T₀+ B=

E=

мұндағы r₁, r₂ – сипатты тепе-теңдіктің түбірі,

r₁, r₂ = ( );

t_1H – бұрғылау құбырында айдалатын жуу ортасының температурасы, °С; T₀ – жер бетінің шартты тұрақтылығы (бейтарап қабаттың температурасы), °С; – геотермиялық градиент, °С/м; h, H, D – тереңдігі (қазіргі координаты), ұңғыманың соңғы тереңдігі және диаметрі, м; п, r₁, r₂ – бұрғылау бағанасының ішкі және сыртқы радиустары, м; G – жуу ортасының массалық шығыны, кг/с; с – сол ортаның меншікті жылу сыйымдылығы, Дж/(кг Х X °С); - жүмыс істеп жатқан таужынысты бұзушы құралдың суытылу есебінен забойда жуу ортасы температурасының жоғарлауы, °С; k – құбыр ұзындығы бірлігіне жататын бұрғылау бағанасы қабырғасы арқылы жылу беру көрсеткіші, Вт/(м² °С); - стационарлы емес жылу алмасу көрсеткіші, Вт/(м² °С).

Егер циркуляция басталған кезінен уақытта ұңғыманың соңғы тереңдігін Н берілген рейс ішінде бұрғылау нәтижесі ретінде қарастыратын болсақ, онда

H=H₀+ , (4.4)

мұндағы Н₀ – ұңғыманың алғашқы тереңдігі, м; – бұрғылаудың механикалық жылдамдығы, м/с; – циркуляцияның ұзақтылығымен сәйкес келетін бұрғылау ұзақтылығы, с.

(4.4) ескере отырып (4.2) және (4.3) аналитикалық мәндері бұрғыланып жатқан ұңғыманың температуралық режимінің қанағаттанатын математикалық үлгісі. Ол ұңғыманың кез келген соңғы тереңдігінде циркуляцияның басталуынан кез келген уақытта бұрғылау құбырлары – құбыраралық кеңістік жүйесінің кез келген нүтесінде температураны анықтауға мүмкіндік береді

Ұсынылған әдебиеттер: Нег. 1.б. 94-112

Бақылау сұрақтары:

1. Мәңгілік мұзды таужыныстар бойынша ұңғыманы бұрғылаудың негізгі ерекшеліктері қандай?

2. Ұңғыма қабырғасының тұрақтылығына қандай үрдістер әсер етеді?

3. Бұрғылау үрдісінде жуу ортасына температура қалай әсер етеді?

4. Бұрғыланып жатқан ұңғыманың температурасының таралуы дегеніміз не?

5. Ұңғыманың температурасы қалай анықталады?