Мұнай жане кен орындары

Бұрғылау тәсілдерін пайдалана отырып ұңғыны бұрғылау кезінде аспаптардың тау жыныстарына тигізетін әсеріне қарай механикалық, термиялық, физико-химиялық, электр жалындық деп бөлуге болады.

Механикалық бұрғылау тәсілінде тау жыныстарын бұзу қол  күшін немесе қозғалтқыштарды қолдану  арқылы іске асырылады.

Механикалық бұрғылау тәсілі соққылау және айналдыру тәсілдерімен іске асырылады. Соққылама бұрғылау тәсілі 70 жылдан астам уақыттан бері мұнай-газ өнеркәсіп саласында қолданылмайды. Дегенмен пайдалы қазбаларды барлау инженерлік-геологиялық іздеу жұмыстарында қолдау тауып жүр. Ол тек арқанды-соққылама бұрғылау тәсілінде қолданылады.

Айналмалы бұрғылау тәсілі. Мұнай, газ ұңғыларын бұрғылауда қолданылады. Бұл тәсіл бойынша ұңғы оқпаны үздіксіз айналатын қашаумен бұрғыланылады. Тау жыныстарының ұсақталған бөлшектері жер бетіне жуу сұйығының ағынымен көтеріледі. Айналмалы бұрғылау тәсілінің өзі роторлық және түптік қозғалтқыштармен бұрғылау тәсілдері болып бөлінді.

Роторлық бұрғылау тәсілінде қозғалтқыш жер бетіне орналасады да, қашау бұрғылау тізбегі арқылы айналдырылады.

Түптік қозғалтқыштармен (гидравликалық турбобұрғы немесе электробұрғы) бұрғылау тәсілінде қозғалтқыш тікелей қашаудан жоғары орналастырылады.

Енді мұнай  және газ ұңғыларын айналмалы бұрғылау тәсіліндегі жұмысына тоқталық.

Роторлық бұрғылау тәсілінде (2- сурет) 9-қозғалтқыштың қуатыменшығыр-8 арқылы ұңғының сағасында қондырылған мұнараның ортасында орналасқан арнайы айналмалы 16-механизм-роторға беріледі. Ол қашау-1 жалғанған бұрғыдау тізбегін айналдырады. Бұрғылау тізбегі жетек құбырдан-15 және оған арнайы аударғыш-6 арқылы бұралған бұрғылау құбырларынан-5 тұрады. Түптік қозғалтқышпен бұрғылау тәсілінде қашау-1 түптік қозғалтқыштың ішіндегі білгіне бұралады, ал бұрғылау тізбегі қозғалтқыштың тұрқысына-2 жалғанған. Қозғалтқышты жұмысқа қосқанда оның білігі оған жалғанған қашаумен бірге айналады. Бірақ, бұрғылау тізбегі ротормен бірге айналмайды, ол тек қана түптік қозғалтқыштың қуатымен айналады.

 

 

2- сурет. Мұнай және газ ұңғыларын айналмалы тәсілде бұрғылау қондырғысының схемасы

 

Яғни, роторлы  бұрғылау тәсіленде қашаудың жыныс  ішіне енуі ұңғының өс бойымен бұрғылау тізбегінің айналып қозғалуынан болады, ал түптік қозғалтқышпен бұрғыланғанда – бұрғылау тізбегі айналмайды. Айналмалы бұрғылаудың роторлы немесе турбобұрғы өзіндік ерекшілігінің бірі, скважина сумен немесе арнайы дайындалған сұйықпен қашау тесігі арқылы түпте барлық жұмыс жасаған уақытында үзілмей үнемі жуумен болады.

Бұл қозғалтқыш-21 арқылы жұмысқа қосылатын екі (кейде  бір немесе үш) бұрғылау сорабы-20-дан, құбыр-19-бен бағана құбыр-17-ге жуу сұйықтарын айдайды. Бағана мұнараның оң бұрышында жапсырылған. Әрі иілмелі шланг-14 арқылы ұршық (вертлюг)-10-ға түсіп, бұрғылау тізбегі арқылы түптегі қашауға қарай бағытталады. Жуу сұйығы қашауға жетіп, ондағы тесіктер арқылы қысыммен ұңғы оқпаны мен бұрғылау тізбегі арасындағы кеңістікпен, қазылған жыныстарды бірге алып сағаға көтеріледі. Мұнда науа жүйесі-18 және тазарту механизмдерінде (суретте көрсетілмеген) жуу сұйықтары қазылған жыныстардан тазартылып, одан кейін бұрғылау сораптарының қабылдау ыдыстарына-22 барып, қайтадан ұңғыға айдалады.

Ұңғыны тереңдеткен сайын, бұрғылау тізбегі, кронблоктан, (суретте көрсетілмеген) тәл блогынан-12, ілмектен-10, және тәл арқанынан-11, тұратын полистпас жүйесіне іліп қойған түрінде ұңғыға түсіріледі. Жетек құбыр-15, ротор-16 ішіне түгел өне бойымен кіргенде, шығы-8-ді жұмысқа қосып бұрғылау тізбегін жетек құбырдың-15 ұзындығындай қылып көтеріп, элеватор мен ұстауыш сына арқылы оны роторға отырғызып қояды. Одан кейін жетек құбырды-15 ұршықпен-10 қоса бұрап алып, ротордың жанынан, мұнараның оң жағында алдын ала көлбей қазып дайындап қойған шурфқа (оның тереңдігі жетек құбырдың ұзындығымен бірдей) отырғызады. Осыдан кейін бұрғылау құбырын екеуден немесе үш қосақтап қосқан бұрғылау құбырларын свеча дейді. (Бір бұрғылау құбырының ұзындығы 12,5 м.). Свечаның ұзындығы 25 немесе 37,5 м. болады. ол бұрғылау мұнарасының биіктігіне байланысты (мұнара биіктігі 41 м, болса,свеча ұзындығы 25 м., биіктік 53 м. болса, свеча -37,5 м.). Өйткені, ұңғыны бұрғылаған кезде бұрғылау тізбектерін түсіріп-көтеріп тұру керек. Көтерген бұрғылау тізбектерін секциялап (свечалап) ротор столының үстіне текшелеп орналастыру керек. Сондықтан секцияның (свечаның) төменгі жағын столға тіресек, ал жағарғы басын мұнараның столдан жоғары қарай 25 және 37,5 м. Жерде (жоғарыда айтылғандай, мұнараның биіктігіне байланысты деп) «верховой» деп аталатын алаң бар. Соған тіреп қоямыз. 37,5 м. Свечаны пайдаланып бұрғылайтын ұңғының тереңдігі 3000 м.-ден асқанда қолданылады. Үйткені 25 м. свечаның орнына 37,5 м. Свечаны қолдансақ, онда бұрғыланған кезде түсіру-көтеру уақытын үнемдейміз.

Ұңғыны бұрғылау үшін шурфқа отырғызылған жетек құбырмен-15, ұршық-10-ды шығарып алып, элеваторға тіреліп тұрған бұрғылау тізбегіне бұрап кіргізіп, қашауды түпке түсіреміз.

Тозған қашауды  ауыстыру үшін, барлық жіберген құбырлар тізбегін сағаға көтеріп, жаңа қашауға  ауыстырғаннан кейін қайтадан ұңғыға жібереді. Түсіру-көтеру жұмыстарын полиспат жүйесі арқылы іске асыруға болады. Шығырдың-8 барабаны айналған, тәл арқаны-11, барабанға оралып немесе тарқатылып тұрады. Сол арқылы тәл блогы мен ілмектің түсіп-көтерілуі қамтамасыз етіледі. Тәл блок пен ілмекке сырға (штроп) мен элеватор арқылы түсіп-көтеріліп тұратын бұрғылау тізбегі, қажет болса іліп қояды.

Бұрғылау тізбегін көтерген кезде оларды секцияға (свечаға) бөліп текшелеп бұрғышының қасындағы тақтаға (подсвечник) орналастырады. Свечаны немен ұстататынын жоғарыда келтірдік. Түсіру операциясы кезінде бұрғылау аспабы мына ретпен жүзеге асырылады: қашау – түптік қозғалтқыш – бұрғылау құбыр – жетек құбыр.

Бұрғылау қашаулары

Тау жыныстарын бұзушы аспаптар негізгі атқаратын  міндеттеріне қарай үш топқа бөлінеді:

1) ұңғы түбін тұтастай бұрғылауға арналған қашаулар;

2) ұңғы түбін айналдыра бұрғылап, тау жыныстары үлгісін керн алу үшін қолданылатын бұрғы ұштары, коронкалар;

3) қосалқы аспаптар, найза тәрізді қашаулар, фрезерлер,  калибраторлар, кеңейткіштер.

Бірінші және екінші топ аспаптарын жасақтарының тау  жыныстарына әсер ету өзгешеліктеріне  қарай төрт шағын топқа бөледі: кесіпуатушы (РС), қажап-кесуші (ИР), үгіп-уатушы және үгу арқылы әсер етуші.

Кесіп-уатушы, қажап-кесуші аспаптар түрлерінің құрал-жабдықтары берік материалдардан кескіш немесе секторлар түрінде жасалады. Үгіп-уату арқылы әсер етуші аспаптардың құрал-жабдықтары шарошкаларға индикатор түрінде орналастырылған.

Бірінші, екінші және үшінші топ аспаптары мұнай  және газ ұңғыларын бұрғылауда кеңінен қолданылады.

Ұңғыларды аяқтау

Ұнғыны бұрғылау және оны пайдалануға өткізу аралығында бірқатар жұмыстар жүргізіледі. Олар:

1) өнімді қабатты  бұрғылау;

2) өнімді қабатты  зерттеу;

3) ұңғы түбіндегі бөлігінің конструкциясын таңдап алу;

4) ұңғы сағасын жабдықтау;

5) пайдалану  тізбегін өнімді қабатпен қатынастыру  (перфорация);

6) өнімді қабаттан мұнай  немесе газды шақыру және ұңғыны пайдалануға өткізу.

Бұл аталған жұмыстардың  дұрыс орындалуына ұңғы шығымы, оның тиімділігін, сонымен қатар пайдалану барысындағы жөндеу аралық кезеңмен тікелей байланысты.

Өнімді қабатты бұрғылау. Ұңғыны игеру және пайдалану барысында жаңа жағдай тұрғызу үшін бұрғылау кезінде мұнай немесе қабаттарының коллекторлық қасиеттерін мүмкіндігінше бұзбауға тырысу қажет. Сонда ғана өнімді қабаттар бұрғылаудан кейін табиғи күйінде қалып, одан мұнайгаз өнімдерін мүмкіндігінше көп алуға болады. Өнімді қабаттарды ашар алдында оның коллекторлық қасиеттерін бұзу себептері мұқият анықталуы тиіс.

Қабат өнімділігін төмендету  себептері көп және олар жеткілікті анықтала қойған жоқ. Солардың бірі қабатқа  бөтен сұйықтар мен бұрғыланған  тау жыныстары бөлшектерінің енуі.

Ұңғыны бұрғылау барысында жуу сұйығы ұңғы ішіндегі гидростатикалық қысым қабат қысымынан жоғары болатындай етіп алынады. Су негізді жуу сұйықтары қолданған жағдайларда, су қабатқа сүзіліп өтеді. Сүзіліп өтетін судың көлемі жуу сұйығының су беру қасиетіне, қабаттың жарықшақтылық дәрежесіне және гидростатикалық қысым мен қабат қысымдарының айырмашылығына байланысты.

Судың ұңғы түбінің өткізгіштігі мен ұңғыны пайдалану үрдісіндегі зияндылығы көптеген зерттулер арқылы анықталады.

Судың өтуі арқылы ұңғы түбінің өткізгіштік қасиетінің төмендеу себептері бірнеше. Солардың бірі қабат қуысындағы капиллярлық қысымның әсері. Ол сүзіліп өткен су әсерінен байқалады. Лаплас заңы бойынша капиллярлық қысым беттік тарау күшіне тура пропорционалды және капилляр радиусына кері пропорционалды.

Қабаттан суды ығыстырып  шығару барысында қабат қысымынан  төмен қысым қажет. Бірақ қысым  түсіргеннен бірінші судан кең  кеуек арналары босайды да, ал тар  кеуектерде су қалып қояды. Мұнай  кедергісі аз арналар судан босаған  кең кеуек арналары бойынша қозғалады да, тар арналар мұнай ағып өту үшін жабық қалады. Ұңғы төңерегінде қабат арналары арқылы мұнайдың өтуіне кедергі болатын өзінше су кедергісі пайда болады.

Ұңғы түбінің өткізгіштігінің төмендеу себептерінің келесі түрі қабатқа су ену салдарынан өнімді қабаттардағы сазбалшық бөлшектерінің ісінуі.

Қабат өткізгішінің үшінші төмендеу себебі қабатқа жуу сұйығының сүзіліп өту салдарынан шөгінділердің пайда болуы. Бұл қабат суларымен сүзіліп өткен судағы ергіш тұздардың өзара әрекеттері салдарынан болады. Шөгінділер өнімді қабаттардағы кеуектерді бітеп, оның коллекторлық қасиетін нашарлатады.

Өнімді қабат коллекторлық қасиетін төмендетуші себептердің  барлығын түзету мүмкін емес. Бірақ  олардың қабатқа кері әсерін төменгі  шараларды қолдану арқылы азайтуға болады:

1. Өнімді қабатты бұрғылау  кезінде қабатқа ері қысымды  мүмкіндігінше азайту қажет.

2. Өнімді қабатты бұрғылау, зерттеу, пайдалану тізбегін түсіру, цементтеу алдын-ала жасалған  жоспар бойынша тез жүргізілуі  қажет.

3. Өнімді қабаттарды ашуда су бергіштігі төмен жоғары сапалы сазбалшық ертінділері немесе көмірсутек негізді жуу сұйықтардан қолдану қажет.

Өнімді қабатты  зерттеу. Өнімді қабат коллекторлық қасиеті, орналасу жағдайы, пайдалану сапасы, зерттеу жұмыстарын жүргізгеннен кейін анықталуы мүмкін.

Пайдалану ұңғыларында өнімді қабаттарды бұрғылауда, бұрғыланылған тау жыныстары шламын, геофизикалық зерттеулер нәтижелерін қолдану жеткілікті. Барлау ұңғыларында өнімді қабат жетік зерттеледі, сондықтанда жүргізілетін зерттеу жұмыстары көп.

Барлау ұңғыларында өнімді қабат тек колонкалық қашаулармен бұрғыланады. Бұл алынған керн материалдары бойынша қабаттың орналасу жағдайы, литологиялық және физикалық сипаттамаларынан толық мәліметтер алуға мүмкіндік береді. Өнімді қабат бұрғыланып болғаннан кейін ұңғыда толық геофизикалық зерттеу жұмыстары жүргізіледі. .Дегенмен, геологиялык және геофизикалық зерттеу әдістері өнімді кешендерден өндірістік маңызын анықтауға мүмкіндік бермейді, өйткені ол кезде қабаттың мұнай бергіштігі жөнінде толық мәліметтер болмайды. Тек арнайы сынауыш аспаптар көмегімен жүргізілетін сынау аралықтарын таңдап алуға мүмкіндік береді.

Ұңғы түбінің конструкцияcын тандап алу – қабаттың литологиялық физикалық қасиеттеріне, орналасу орнына, өніміді қабаттан жоғары немесе төмен сулы қабаттардың орналасуына басқада көптеген факторларға байланысты іске асырылады. Бұрғылау практикасында ұңғы түбінің төмендегідей конструкциялары қолданылады.

1) Ұңғыны өнімді қабат жабынына дейін бұрғылап пайдалану тізбегін түсіріп цементтейді.

 

 

 

1- сурет. Ұңғы түбінің конструкциясы

1 -  пайдалану тізбегі; 2 – цемент  ерітіндісі; 3 – сүзгі-хвостовик;

4 –  сүзгі пайдалану тізбегінің жалғасы; 5 – манжет отырғызу орны;

6 –  сальник.

 

Содан кейін  цементтеу тығынын тірек сақинасы бұрғыланады да, ұңғы өнімді қабат табанына дейін тереңдетіледі. Егер қабат тұрақты тау жыныстарынан тұратын болса, ұңғы оқпанын ашық қалдырған жөн (1, а сурет). Егер қабат борпылдақ тау жыныстарынан құралса, пайдалану тізбегіне құм кірмес үшін өнімді қабатқа қарсы сүзгі қойылады, 1, б суретте пайдалану тізбегінің төменгі шетіне ұсынылатын сүзгі-хвостовикті пайдалану көрсетілген. Кейде сүзгінің басқа түрі қолданылады (1, в сурет).

 

 

 

 

 

2 сурет. Пайдалану тізбегі цементтелінген ұңғы түбінің конструкциясы.

1 –  мұнайлы қабат; 2 – газды қабат; 3 – сулы қабат;

4 –  пайдалану тізбегі; 5 – сүзгі –  хвостовик; 6 – пакер; 

7 –  перфорацияланған тесіктер.

 

Бұл жақпайда онімді қабат, одан жоғары аралықта бұрғыланған  қашау диаметрімен бұрғыланадыда, пайдалану тізбегі сүзгімен түсіріліп, қабат жабынынан жоғары манжеттік тәсілмен цементтелінеді. Екі жағдайда (1, б, в сурет) метал-керамика, құм-пластмасса немесе іріқұмдақ сүзгілер қолданылуы мүмкін.

Бұл аталған  ұңғы түбінің конструкциялары өнімді қабаттан жоғары және төмен сулы қабаттар кездесетін жағдайларда қолданылады.