Бұрғылау және тампондау сұйықтары УМК. азастан Республикасы Білім жне ылым министрлігі . И. Стбаев атындаы аза лтты техникалы университеті
 Скачать 2.8 Mb.
|
|
12-дәріс. Бұрғылау сұйықтарының жұтылуы, оларды болдырмау және де жою үшін қолданылатын тампондық материалдар. Ұңғылардың қандай түрлері болмасын, оларды бұрғылағанда көптеген шиеленістер кездеседі. Олар ұңғылар қабарғасының опырылып құлауы, ұңғы қабырғасындағы сазбалшықты тау жыныстарының ісініп ұңғы оқпанын бітеп тастау (сужение ствола скважины), ұңғылардың берілген бағыттан ауытқып қисайып кетуі, ұңғы қабырғасындағы тау жыныстарының ағуы және науа пайда болуы, бұрғылау сұйықтарының ұңғыларды бұрғылап жатқан кезде жоғалып кетуі және сол сияқты т.б. Жоғарыда көрсетілген шиеленістердің ең ауыры да қиыны бұрғылау сұйығының жоғалып кетеуі болып есептеледі. Себебі бұрғылау сұйығы жоғалған жағдайда, технологиялық тәртіп (технологиялық режим) бұзылып ұңғы бұрғылау тоқталады. Бұрғылау сұйығы жоғалған кезде жуу жүйесінің айналымы тоқталады. Сондықтан ұңғы қабырғалары опырылып құлайды, тау жынысын талқандаушы аспаптар салқындатылмай олар күйіп-пісіп қалуы мүмкін. Осындай шиеленістердің аяғы ұңғыдағы апатқа әкеліп соғады. Осындай жағдайларды болдырмау үшін бұрғылау сұйықтарының жоғалуын алдын алу қажет, ал егерде олар көмектеспеген жағдайда ұңғыда тампондық жұмыстар жүргізу қажет. Бұрғылау сұйықтарының жоғалуының алдын алу немесе олармен күресу үшін сұйықтың жоғалу себебін анықтау қажет болады. Бұрғылау сұйықтарының жоғалуының бірнеше себептері бар. Олар геологиялық және технологиялық болып екіге бөлінеді. Геологиялық себептерге ұңғы қабырғасындағы жарқыншақтар, кеуектер, қуыстар, газбен судан босаған қуыстар мен жарқыншақтар және т.б. кіреді. Технологиялық себептерге ұңғыға түсірілетін бұрғылау аспаптарын өте үлкен жылдамдықпен көтеріп-түсіру және ұңғыны бұрғылау тоқтатылып тұрғаннан кейін (жуу сұйығының шыр айналымы жоқ кезде) бұрғылау сұйығын айдайтын бұлқынды кенеттен үлкен қысыммен және шығынмен қосқан кезде болатын жағдайлар жатады. Мұндай жағдайларды «қабаттың сумен жарылу» деп атайды. Көптеген жағдайларда технологиялық себептер геологиялық себептерге қосылып бұрғылау сұйығының жоғалуын ұлғайта түседі. Геологиялық және технологиялық себептерге байланысты бұрғылау сұйығының жоғалуы:
болып төрт түрге бөлінеді. Бұрғылау сұйығы бірең-сараң жоғалған жағдайда жуу сұйығының шыр айналымы тоқталмайды. Соған қарамастан бұрғылау сұйығының қоймасы-зумфта бұрғылау сұйығының мөлшері азая береді. Мұндай жағдай, ұңғы қабырғаларында өте кішкентей жарықшақтар немесе қуыстар болғандардың себебінен болады. Оларды жою үшін, бұрғылау сұйығының ішіне әртүрлі толтырғыштар қосып ұңғыны бұрғылау беруге болады. Толтырғыштар бұрғылау сұйығымен бірге барып көлемі кішкентай қуыстар мен жарқыншақтарды тығындап тастайды да жуу сұйығының шыр айналымын қайта орнына келтіреді. Толтырғыштар ретінде ағаш үгінділері, ескі-құсқы шүберектер қалдығы, балықтардың қабыршағы және сабандар қолданылады. Бұрғылау сұйықтары қарқынды жоғалу кезінде жуу сұйығының шыр айналымы тоқталады. Бірақта жуу сұйығы ұңғының сағасынан көрініп тұруы мүмкін. Мұндай жағдай ұңғы қабарғасында көлемі онша үлкен емес жарқыншақтар, кеуекпен қуыстар кездескенде болады. Егер қарқынды жоғалу туралы мәліметтер алдын-ала белгілі болса (геологиялық тілмеде көрсетілсе немесе геологиялы-техникалық құжатта белгіленсе), онда оны бодырмаудың ең оңай да, экономикалық жағынан тиімдісі де олардың алдын алу болып табылады. Ол үшін, бірең-сараң жоғалуыда қолданған толтырғыштарды пайдаланып бұрғылау сұйығының шыр айналымын қалыпты жағдайда келтіруге болады. Егерде бұрғылау сұйығы алдын алуға жасалған шараларға қарамастан жұтылатын болса, онда ұңғыларды тампондау қажет. Жуу сұйықтары қарқынды, толық және апатты жоғалған кезде, тампондық жұмыстарды жүргізбес бұрын, бұрғылау сұйығының жұтылған жерін анықтап алу керек. Ол үшін ұңғылар ішінде: термометрия, резистометрия, расходометрия, телеметрия және т.б. зерттеулер жүргізеді. Осындай жұмыстардың негізінде бұрғылау сұйығы жұтылған аймақты және олардың мөлшерімен көлемін анықтайды. Содан кейін тампондық жұмыс жүргізу үшін қандай әдістер мен материалдарды пайдалану қажеттілігі белгіленеді. Осы жерде айта кететін бір жағдай тампондық материалдарды қолданбастан бұрын, бұрғылау сұйығын аэрация әдісін қолданып көруде қажет. Себебі бұрғылау сұйығының тығыздығын аэрациялау арқылы 0,8-0,9 г/см3-ге дейін азайтуға болады. Бұрғылау сұйығы қарқынды , толық және апатты жұтылған кезде 10-11 дәрісте көрсетілген тампондық материалдарды қолдануға болады. Олардың ішіндегі ең тиімдісі цементтер, жеңілдетілген цементтер, тез қататын полимерлер және тез қататын сұйықтар болып есептеледі: Негізгі әдебиеттер: НӘ 1 [] Қосымша әдебиеттер ҚӘ 17 [4-17] Дәріс бойынша сұрақтар:
13-дәріс. Тампондық ерітінділерін дайындау әдістері. Тампондық ерітінділерді ұңғы ішіне тасымалдау үшін, әуелі оны жер бетінде дайындап алу қажет. Мұнай мен газ ұңғыларын тампондау үшін көбінесе цементараластырғыш машиналар мен цементтегіш агрегаттар қолданылады. Олардың барлығыда ЗИЛ-131А, КрАЗ-2571, КрАЗ-257 және ЗИА-157К сияқты жүк машиналарына орналастырылады. Цементтегіш агрегаттардың ішіндегі ең көп тарағаны ЦЛ-320М, бұл агрегатпен ұңғыға бір секундта 23 литрге дейін цементтік сұйықтарды жеткізуге (апаруға, айдауға) болады. Мұндай мөлшердегі тампондық сұйықтарды жеткізу үшін қондырғыдағы бұлқын қысымы 4,0 МПа болуы қажет. ЗЦА-400-А цементтеуші агрегат ЦА-320 м-ге қарағанда әлдеқайда қауатты, себебі агрегатта арнайы двигателі бар үш цилиндрлі цементтегіш бұлқын орналастырылған. Мұндай цементтегіш агрегаттармен секундына 33 литрге (33л/сек) дейін құм-топырақ қосқан цементтік сұйықтарды ұңғы ішіне, шегендеуші құбырлар мен ұңғы қабырғасының арасындағы сақиналы саңылауға жеткізуге болады. Цемент қоспаларды айдайтын цементтегіш бұлқынның ең жоғарғы қысымы 8,0 МПа тең. Осындай артықшылықтарына қарамастан бұл агрегат өндірісте ЦА-320М агрегатына қарағанда сиректеу қолданылады. Себебі оның құрылысының өте күрделілігінде. 4ЦА-100 цементтеуші агрегаты көбінесе суға бұрғылаған ұңғыларды цементтеу кезінде қолданылады. Себебі оның өнімділігі болғаны 8 л/с ғана. Цемент-араластырғыш машиналардың өндірісте көп қолданылып жүрген СМ-4М және 2СМН-20 түрлері. Бұларда автомашиналарға орналастырылған. Құрамдарына бункер, араластырғыш (құрғақ цементпен суды араластыратын аспап), шнектің айналым санын реттейтін механизм, редуктордың муфтасы, есептеу-тексеру аспабы, қабылдағыш воронкадан және ағынды (напорный) құбырдан тұрады. Цементті сұйықты, реттеуші шнектің көмегімен дайындайды. СМ-4М мен 2 СМН-20 цементараластырғыш және ұңғыға цементайдағыш машиналардың бір-бірінен айырмашылығы, олардың таситын цементтің салмағы мен дайындалған тампондық сұйықтардың мөлшерінде. СМ-4М машинасымен 4,0 тоннаға дейін құрғақ цемент тасымалдауға болса, 2СМН-20 машинасымен екі есе (8,0т), ал жол жақсы болса оданда көп цементті, яғни 9,0 тоннаға дейін алып жүруге болады. 2СМН-20 машинасының цементтік сұйықтарды дайындау өнімділігі 1,2м3/мин болса, СМ-4М болғаны 0,4-0,6м3/мин дайындауға болады. Сондықтан СМ-4М машиналары мұнай мен газ ұңғыларының жоғарғы жағын, яғни бағыттаушы құбырларды және кондукторларды цементтеуге қолданады. Айтылған екі машинаны мұнай және газ ұңғылары өте терең болмаған жағдайда, тампондық материалдары ұңғы ішіндегі бұрғылау сұйығы жұтылған аймаққа жеткізіп тампондық жұмыстар жүргізу үшін пайдаланады. Негізгі әдебиеттер: НӘ 1 [] Қосымша әдебиеттер ҚӘ 5 [49-61] Дәріс бойынша сұрақтар:
14-дәріс. Тампондау материалдарын ұңғы ішіне тасымалдау. Ұңғылардың қандай түрі болмасын тампондау жұмыстарының нәтижесі, жақсы болуы үшін тампондық сұйықтар мен қоспаларды бұрғылау сұйығы жұтылатын жерге сапасын жоғалтпай жеткізу қажет. Қазіргі кезде тампондық материалдарды ұңғылардағы жарықшақтарға, қуыстар мен кеуектерге тасымалдаудың келесідей әдістер кеңінен қолданылып жүр.
Ұңғылардың қандай пайдалы кен қазбаларына бұрғылауына байланысты және ұңғы тереңдігіне қарап көрсетілген әдістердің біреуін таңдап алу қажет. Ұңғы оқпаны арқылы тасымалдау мұнай мен газ ұңғыларын цементтеу кезінде кеңінен қолданылады. Бұл әдіспен геологиялық барлау ұңғылары терең болмаған жағдайда, сазбалшықтан жасалған «шариктерді», қою тампондық қоспаларды, цементтік сұйықтарды, тез қатпайтын полимерлер мен қоспаларды тасымалдауға болады. «Екі тығын» арқылы тампондық материалдар өте қою (паста) болса және ұңғылар онша терең болмаған жағдайларда қолданылады. Оның мәні, әуелі ұңғының диаметріне немесе ұңғыдағы шегендеуші құбырдың ішкі диаметріне сәйкестеп жасалған екі тығын жасайды. Бірінші тығынды ұңғы ішіне түсіргеннен кейін, оның үстіне есептелген қажетті тампондық қоспаларды құяды да үстін екінші тығынмен жабады. Содын кейін екі жағынан тығындалған тампондық материалды бұрғылау құбырының тізбегінің немесе жуу сұйығының көмегімен ұңғыдағы жарқыншақ, кеуек және қуыстар аймағына жеткізеді. Екі тығын арасындағы тампондық қоспалар бұрғылау сұйықтары жұтылатын қуыстарды толтырып тампондайды, яғни жарқыншақтарды тағындап тастайды. Мұндай әдіс ұңғыдағы сұйық толық жұтылғанда және бұрғылау сұйығының жоғалған жері дәл белгілі болғанда ғана дұрыс нәтиже береді. «Екі құбыр» арқылы тасымалдау әдісін, тек ұңғылардың диаметрі үлкен болған жағдайда ғана қолдануға болады, яғни мұнай мен газ ұңғыларында. Себебі ұңғы ішіне екі құбыр түсіріліп, оның шеттері (ұштары) бұрғылау сұйықтарының жұтылатын жеріне дейін жетіп тұруы қажет. Бұл әдісте бір құбыр арқылы цемент немесе полимер беріледі де, ал екінші құбырмен үдеткіш жеткізіледі. Айтылған сұйықтар, екі құбыр астында орналасқан араластырғышта араласып, бұрғылау сұйықтары жұтылатын жерлерге барып құйылып, сол жерлерде қатады. Мұндай сұйықтар тез қататын тампондық қоспалар қатарына жатады. Сондықтан мұндай әдісті бұрғылау сұйығының толық және апатты жұтулы кездерінде ғана қолданады. Тампондық сұйықтар мен қоспаларды тасымалдау үшін өндірісте көптеген тампондық снарядтар және құрылғылар қолданылады. Таңатаров Т. Жасаған снарядтар мен құрылғалардың жіктелуі бойынша олар келесідей үш топқа бөлінеді: - қою иілімді тампондық материалдарды (пастообразный) жеткізуге арналған снарядтар; - «құрғақ» тампондық материалдар цементпен гипс қосындысын тасымалдауға арналған снарядтар; - тез қататын қоспаларды тасымалдайтын құрылғылар. Бірінші және екінші топқа снарядтар көбінесе геолгиялық барлау ұңғыларын қатты пайдылы қазбаларға бұрғылағанда пайдаланады. Үшінші топтағы құрылғыларды кейде олардың өздерін екі топқа бөлуге болады: тампондық снарядтар және тампондық құрылғылар деп. Тампондық құрылғылар, мұнай мен газға бұрғылаған ұңғылардағы бұрғылау сұйығы жұтылатын аймаққа тампондық қоспаларды (екі сұйықтан тұратын цемент+үдеткіш және полимер+үдеткіш) апаруға арналған. Осы топтағы снарядтың, құрылғылардан айырмашылығы, олармен көлемі аз материалдар (диаметрлері кішкентай) жеткізіледі. Сосын олар геологиялық барлау ұңғыларын тампондық қоспаларды тасуға арналған. Тампондық снарядтар мен құрылғылар жайлы толық мағлұматтарды Т.Таңатаровтың «Способы и технические средства доставки тампонажных материалов» деген оқу құралынан алуға болады. Негізгі әдебиеттер: НӘ 1 [] Қосымша әдебиеттер ҚӘ 17 [12-71] Дәріс бойынша сұрақтар:
15-дәріс. Ұңғыларды бұрғылау және аяқтау кездерінде қоршаған орталарды, табиғатты және жер асты суларын қорғау шаралары. Қазіргі кезде адамдардың шаруашылық жүргізуде қоршаған ортаға гигізілетін зияны күннен күнге өсуде. Өте қауіптісі өндірістердің қоқыс қалдықтары. Осыған байланысты табиғатты қорғау мәселелері жоғары орын алуда. Ұңғыны бұрғылау жұмыстарын жүргізуде әр түрлі дәрежелі улы және зиянды заттар қолданылады. Бұрғылау ерітінділері және тампондық қоспалар әр түрлі химиялық реагенттерден кұралып, табиғатқа, жер қойнауына зиян келтіріп, қайта өңдеуге келмейтіндей жағдайда қалдыруда. Жүргізілген жұмыстардан кейін жүргізілген талдау нәтижелері бойынша бұрғылау сұйықтары жер бетіне құнарлы өсімдік қабаттарына өте зор зиян тигізіп, олардың қайта қалпына келуіне бірнеше жыл уақыт өтуі мүмкін. Бұрғылау сұйығының құрамындағы хроматтар, хромды реагенттер, беттік активті заттар, өсімдік қабаттарды және тірі организмдерді тікелей уландырады. Бұрғылау сұйықтарын және тампондық ерітінділерін қолдану кезіндегі қоршаған ортаны корғаудың шаралары мен талаптарын жасап, олардың тигідетін зиянды әсерлерін азайту немесе толығымен жою қажет. Бұл жерде айта кететіні тампондық қоспалардың қатаю процесіндегі тигізетін зияндары. Бірақ олардың үгілуі кезіндегі тигізетін әсері, бұл процестерден жылдамдығы жер қайнауының өзін-өзі тазарту жылдамдығымен салыстырғанда, оның зияны аз болады. Бұрғылау сұйығының коршаған ортаға зиян тигізетін негізгі компоненттері (заттар): 1) әсерлі қатты фаза, әсіресе саз балшықтар; 2) бұрғыланған жыныстардың ұнтағы; 3) жуу сұйығының қасиеттерін реттеуге арналған химиялық заттар. Бірнеше рет қолданылған суда зиян келтіреді. Себебі ол бұрғылау кезінде әртүрлі әсерлі қабаттарда зиянды заттармен қанығады. Бұрғылау сұйықтары қолдану кезіндегі табиғатты қорғау шараларының кешеніне, бұрғылаудың алдында тигізетін зиянды әсердің алдын алу, бұрғылау жұмыстары біткеннен кейін пайдаланылған жерді қайта қалпына келтіру жұмыстары кіреді. Алдын-алу шаралары бұрғылау жұмыстары ұйымдастыру кезінде ескеріліп жасалады. Бұл кезде жуу сұйықтарының мөлшері, құрамындағы зиянды қоспалардың аз мөлшерде болуы қарастырылады. Сақтандыру шаралары төмендегідей болуы қажет. 1. Жуу сұйықтарын дайындау, тасымалдау жұмыстарын ұйымдастыру. Реагенттерді тасымалдау кезінде оларды қаптау. Қолданылатын ыдыстың бүтіндігі. Әсерлі компонентерге арнайы ыдыстар қолдану. 2. Жуу сұйыктарын және қолданылатын реагенттерді дұрыс сақтау. Контейнерлер, материалдар сақтауға арнайы шатырлар жасау. Науа жүйесіндегі жуу сұйығының жоғалуының алдын алу. Жауын суларының науа жүйесінен ағуын болдырмау керек. 3. Қолданылған жуу сұйығын дер кезінде химиялық өңдеу және тазарту керек. Жуу сұйығының қажетті мөлшерінен азайтпау. 4. Ұңғыны бұрғылау кезінде жуу сұйықтарын қайта қолдану тәсілдерін кең қолдану. Бұл әдіс қиын геологиялық жағдайларда әртүрлі қолданылатын жуу сұйықтарын ұңғыдан ұңғыға тасымалдау кезінде жоғары нәтиже береді. 5. Қажетсіз жуу сұйықтарын сақтау және оларды жою. Келесі жаңа жуу сұйығын дайындауда, қолданылған сұйықтың фазаларын қолдану. 6. Жуу сұйықтары реагенерациялау. Қасиеттерін жоғалтқан жуу сұйықтарын қайта өңдеу немесе басқа геологиялық жағдайларда қолдану немесе басқа комбинацияларда қолдану. 7. Ағын суларды пайдалану, ол үшін бұрғылау қондырғысын арнайы осы жағдайға байланысты жасалуы қажет. 8. Тампондық қоспаларды қолданылған қажетсіз жуу сұйықтары негізінде және ұңғыны жою кезінде қолдану. 9. Улы және зияны аз жуу сұйықтарын таңдау. Бұл жағдайда әр түрлі жұмыстар жасау керек: геологиялық жағдайларды анықтау, қажетті реагенттерді таңдау, болатын зияндарды жою технологиясын және улы компонентті ауыстыру дәрежесін анықтау. 10. Жуу сұйығының жұтылуының (жоғалуын) алдын-алу, ал жоғалу болған кезде оны тез және сапалы жою. Бұл сулы қабаттарды ластанудан сақтандырады. Себебі сулы қабат ауыз суы ретінде және шаруашылықта қолдануы мүмкін. Айтылған сақтандыру шараларын жүргізу қосымша заттар мен шығындарды талап етеді. Кейбір шаралар бірден, ал кейбіреулері біраз уақыттан кейін нәтиже береді. Бірақ барлық сақтандыру шаралары міндетті түрде жасалуы керек. Ұңғыны бұрғылап болғаннан кейін пайдаланылған жерді қайта орнына келтіру (рекультивация) кезінде айналу жүйесінің науаларын, тұндырғыштар мен қамбаларды тазартып, оның орнынан сол жерден алынған қабаттарымен (топырақтарымен) толтырып, қиып алынған өсімдік қабаттарын орнына қайта қою керек. Егер қамбалар дұрыс тазартылмаса, жуу сұйығының құрамындағы улы заттар сығылып жердің жоғарғы құнарлы қабатына зиян тигізеді. Барлама ұңғыларды бұрғылау саласында өндірістік қоқыс шығындарсыз жұмыс істеу мүмкін емес. Жуу сұйығын бірнеше рет қолданған кезде әртүрлі қоқыстар пайда болады: бұрғыланған жыныстардың ұнтағы, жуу ерітіндісінің сұйық фазасы, улы реагенттер т.б. Осыған байланысты қолданылған жуу сұйықтарын жою табиғатты қорғау мәселелерін шешуде негізі бір орын алады. Жуу сұйығын жоюдың күрделілігі, оның түріне және құрамына байланысты. Дисперсиялық жүйелерді зиянсыздандыру өте қиын. Себебі бұл кезде тазартудың толық кешенін жүргізу керек: механикалык, физика-химиялык және биологиялық. Қолданылатын жуу сұйыктарының аз көлемі, ұңғылар аралығының алыстығы, жуу сұйығы түрлерінің және реагенттерді көптігі казіргі кезде оларды өндірістік жағдайда тазартудың мүмкіншілігі болмай тұр. Балшық ерітінділерін құрғату және дисперсиялық жүйелерді бөлу операциялары қиын. Қолданылған жуу сұйықтарын тазарту үшін арнайы сериялык механизмдер жоқ, ал тазарту жұмыстары төмендегідей тәртіпте орындалады. Жуу сұйығының құрамындағы қатты фазаны тұндыру және коагуляциялау, тұндыру сұйық фазаның мөлдірлігіне байланысты; коагуляция рН=5,7 дейінгі күкірт қышқылын немесе флокулянттар мен коагулянттар енгізу арқылы; зиянды компоненттерді нейтрализациялау тазарту шараларының кешеніне: сұйылту, тазарту және зиянсыздыру, аэрациялау кіреді. Бұл жұмыстарды жүргізудің оңай (жеңіл) жолы тазартуды арнайы тұндырғыштарда жүргізу. Арнайы тұндырғыштарда қатты фазалы шөккеннен кейін бактериялық өңдеу жүргізуге болады. Бактериялық тазарту полимерлермен өңделген ерітінділерде жақсы нәтиже береді. Науа жүйесін және қабылдағыш, тұндырғыш қамбаларын жою кезінде су жұтқыш өндіріс қалдықтарын пайдалануға болады: опилка, стружка, өсімдік қалдықтары және т.б. Бұл жол қолданылған жуу сұйығының құрамында зиянды компоненттер болмаған кезде ұсынылады. Қолданылған жуу сұйықтарын жоюда өте күрделі жағдай ерітінділердің әсерлі қатты фазалардағы зиянды компоненттерінен тазарту. Балшық ерітінділерінің қатты фазасын кальций гидроқышқылымен қатайтып құрылыс материалы ретінде қолдануға болады. Кейде балшық ерітінділерін және құрамдас реагенттерін, полимерлер арқылы да қатайтуға болады. Бұл қоспаларда құрылыс материалдары ретінде қолдануға болады. Себебі қатайған қоспаның үгілуі өте баяу өтеді, өсімдік қабатына зиянды әсер тигізбейді. Зиянсыз бұрғылау ұнтағы тұндырғыштарда қатырылып, үстін топырақпен жуып тастайды, ал улы заттары бар бұрғылау ұнтағы зиянсыздандырып, содан кейін көміледі (жерленеді). Мұнай эмулсиялық ерітінділер, жоғары температурада термиялық өңдеуден өткізеді. Барлық жұмыстар санитариялык қызмет талаптарына сәйкес жасалуы керек. Негізгі әдебиеттер: НӘ 1 [68-73] Қосымша әдебиеттер ҚӘ 6 [153-156], [233-237] Дәріс бойынша сұрақтар:
|