Мұнай және газ ұңғымаларын бұрғылау

Главная » Рефераттар » Мұнай және газ ұңғымаларын бұрғылау

Ұңғыма туралы түсінік.  Ұңғыма — тау жыныстарының қалыңдығына салынатын тереңдігі бірнеше метрден бірнеше километрге дейін, диаметрі 75 мм жоғары болатын дөңгелек қималы кен қазбасы. Ұңғыма элементтері: сағасы — бетке шығатын жері; забой — түбі; оқпан немесе қабырға — бүйірлік беті. Оқпан осі бойымен сағадан забойға дейінгі арақашықтық — ұңғыма ұзындығы, ал тігінен ось проекциясы бойынша арақашықтық оның тереңдігі болып табылады.

Ұңғымаларды, әдетте бір аралықтан екінші аралыққа диаметрді азайта отырып бұрғылайды. Әдетте, бастапқы диаметрі 900 мм-ден аспайды, ал соңғысы 75 мм-ден аз болуы сирек. Ұңғымалардың тереңдеуі забойдың бүкіл ауданы бойымен (тұтас бұрғылау) немесе оның шеткі бөліктері бойымен (ұстандық бұрғылау) жыныстарды бұзу арқылы жүзеге асырылады. Соңғы жағдайда ұңғыма ортасында жыныс-өзек (жыныстың цилиндрлік бағаны) қалады, оны өткен қима жыныстарын зерделеу үшін беттік қабатқа оқтын-оқтын көтеріп отырады. Ұңғымаларды құрлықта да, теңізде де арнайы бұрғылау қондырғылары арқылы бұрғылайды. Мұнай мен газды өндірудің үздіксіз өсуі тек ондаған жаңа мұнай мен газ кен орындарын барлауды және пайдалануға беруді қамтамасыз ететіндей мыңдаған ұңғымаларды бұрғылаған жағдайда ғана мүмкін болады.

Ұңғымаларды бұрғылау тәсілдері.  Мұнай мен газ ұңғымаларын бұрғылау кезіндегі барлық механикалық бұрғылау кезіндегі барлық механикалық бұрғылау тәсілдерінің ішінде айналмалы бұрғылау кең қолданылады. Айналмалы бұрғылау кезінде жыныстардың бұзылуы қашауға біруақытта жүктеменің және айналдырушы моменттің әсер етуі нәтижесінде жүзеге асады. Жүктеме әсерінен қашау жынысқа енеді, ал айналдырушы момент әсерінен оны опырады, бөлшектейді және қажайды.

.

Бұрғылаудың — роторлық және забойлық қозғалтқыштарды (турбобұрғы немесе электробұрғы) пайдаланатын екі тәсілі бар. Ротарлық бұрғылау кезінде қозғалтқыштың қуаты шығар арқылы роторға мұнараның орталығындағы ұңғыманың сағасының үстінде орнатылған айналмалы механизмге беріледі. Ротор бұрғылау бағанасын қашаумен бірге айналдырады. Бұрғылау бағанасы жетекші құбырдан және оған ауыстырма көмегімен винттелген бұрғылау құбырынан тұрады. Забойлық қозғалтқышпен бұрғылау кезінде қашау білікке, ал бұрғылау бағаны, әдетте ротормен айналмайды.

Сонымен, роторлық бұрғылау кезінде қашаулың жынысқа тереңдеп енуі ұңғыма осі бойымен жылжып отыратын айналмалы бұрғылау бағанасы арқылы жүреді, ал забойлық қозғалтқышпен бұрғылау кезінде айналмайтын бұрғылау бағанасы арқылы жүреді. Айналмалы бұрғылаудың өзіне тән ерекшелігі — забойда қашаудың жұмыс істеп тұрған барлық уақыты кезінде ұңғыманы сумен немесе арнайы дайындалатын сүйықтармен жуу болып табылады. Ол үшін қозғалтқыштан іске қосылатын екі бұрғылау сорғылары көмегімен жуғыш сұйықтық құбыр арқылы мұнараның оң бұрышында бекітілген қадауша-құбырға айдалады, одан әрі майысқақ бұрғылау құбыршегіне, тік люгке және бұрғылау бағанына барады. Қашауға жеткен соң, жуғыш сұйықтық онда бар тесік арқылы өтіп, ұңғыма қабырғасы мен бұрғылау бағаны арасындағы сақиналық кеңістік бойымен беткі қабатқа көтеріледі. Мұнда науда және тазартқыш механизмдерде жуғыш сұйықтық бұрғыланған жыныстардан тазартылады, содан соң бұрғылау сорғылардың қабылдау сыйымдылықтарына түседі және қайтадан ұңғымаға айналады.

Ұңғыма тереңдеген сайын кронблоктан, белдік блоктан, ілгектен және белдік арқаннан тұратын полиспасты жүйеге ілінген бұрғылау бағаны ұңғымаға беріледі. Жетекші құбыр ротордың бүкіл ұзындығына енгенде, шығырды қосады, жетекші құбырдың бар ұзындығына бұрғылау бағанын көтереді және элеватор немесе ротор үстеліндегі сыналар көмегімен бұрғылау бағанын іледі. Содан соң, алдын ала көлбеу ұңғымаға (шурфқа) ұзындығы жетекші құбырдың ұзындығындай  етіп бекітілген жетекші құбырды тік люкпен бірге винтпен бұрап ашып, айналдыра қойылған құбырларға ағызады. Бұл ұңғыманы алдын ала мұнараның оң бұрышына, оның орталықтарынан аяғына дейінгі арақашықтықтың шамамен ортасына бұрғылайды. Содан соң, бұрғылау бағанын оған екіқұбырды бұрып винттеу арқылы ұзартады, оны элеватордан немесе сыналардан алып, ұңғымаға екіқұбыр ұзындығына түсіреді, элеватор немесе сынарлардан алып, ұңғымаға екіқұбыр ұзындығына түсіреді, элеватор немесе сыналардың көмегімен ротор үстеліне іледі, шурфтан жетекші құбырды тік люкпен көтереді, оны бұрғылау бағанына винттеп бекітеді, бұрғылау бағанын сыналардан немесе элеватордан босатады, қашауды забойға дейін жеткізеді де, әрі қарай бұрғылауды жалғастырады.

Тозған қашауды ауыстыру үшін ұңғымадан бүкіл бұрғылау бағанын көтереді, содан соң оны қайта түсіреді. Түсіру-көтеру жұмыстарын сонымен қатар, полиспасты жүйе көмегімен де жүргізеді. Шығыр барабаны айнал-ған кезде, белдік арқан барабанға оралып немесе одан шешіліп, белдік блок пен ілгектің көтерілу немесе түсуін қамтамасыз етеді. Ілмекке штроптар мен элеватор көмегімен көтерілген немесе төмен түскен бұрғылау бағанын іледі.

Бұрғылау бағанын көтерген кезде оларды бұрап, сек-цияларға бөледі, ал олардың ұзындығы мұнара биіктігімен анықталады (мұнара биіктігі 41 м кезінде 25 м жуық). Бұрап алынған секцияларды шамдар деп те атайды, оларды мұнара фонарының шамдалына орнатады. Бұрғылау бағанасын ұңғымаға кері ретпен түсіреді. Сонымен, ұңғыма забойындағы қашаудың жұмыс жасау үдерісі бұрғылау бағанын ұзарту кезінде жөне тоз-ған қашауды ауыстыру кезіндегі түсіру-көтеру жұмыс-тарымен тоқтатылып отырады. Забой қозғалтқыштарының екі түрі — турбобұрғы және электрбұрғы кең қолданылады.

Турбобұрғымен бұрғылау кезінде турбобұрғы білігінің айналуы, бұрғылау бағаны бойымен турбобұрғыға келетін жуғыш сұйыңтықтың ағынының гидравликалық энергиясының, қашау берік байланысқан турбобұрғы білігіне түсетін механикалық энергияға айналуы есебінен болады. Электробұрғымен бұрғылау кезінде энергия оның қозғалтқышына, секциялары бұрғылау бағаны ішінде концентрлі бекітілген кабель бойымен беріледі.

Әдетте, ұңғыма қимасының жоғарғы учаскелерінде осы заманғы шөгінділер болады, олар бұрғылау үдерісі кезінде айналып тұратын сұйықтық ағынымен оңай шайылып отырады. Сондықтан да, ұңғыманы бұрғылауды бұрғылау қондырғысы негізі астындағы жыныстардың шайылуына қарсы сәйкес шаралар ңолданғаннан кейін ғана бастайды. Ол үшін ұңғыманы бұрғыламас бұрын, тұрақты жыныстарға дейін (4-8 м) шурф салады және оған жоғарғы бөлігінде кесілген терезесі бар құбыр түсіреді. Құбыр мен шурф қабырғасы арасындағы кеңістікті тоқпақ тастар және цементті ерітіндімен толтырады. Нәтижесінде ұңғыманың сағасы берік, сенімді бекітіледі. Құбыр терезесіне қысқа металдық науа дәнекерленіп, ол арқылы ұңғыманы бұрғылау кезінде жуғыш сұйықтық науалық жүйеге және тазалау механизмдеріне бағытталады. Шурфта орнатылған құбырды бағыт деп атайды.

Бағытты қондырғаннан кейін және басқа да бірқатар жұмыстарды (жабдықтарды бақылап қарау, құралдарды құру және жөндеу, полиспасты жүйені жабдықтау, жетекші құбыр астына шурфты бұрғылау) жүргізгеннен соң, құрылған бұрғылау қондырғысының дайындығы жөнінде акт жасайды және ұңғыманы бұрғылауға кіріседі.

Бұрғылау үдерісін күрделендіретін (әдетте 50-400 м) тұрақсыз, жұмсақ, жарықшақты және кавернозды жыныс- тарды бұрғылаған соң, бұл горизонттарды жабады және оқшаулайды, ол үшін ұңғымаға винттелген болат құбырлардан тұратын айнала орнатылатын бағананы — шеген бағананы түсіреді, ал оның құбырдан тыс кеңістігін цементтеп тастайды. Бірінші айнала орнатылатын шеген бағана кондуктор депаталады.

Кондукторды түсірген соң, әрдайым ұңғыманы жобалық тереңдікке дейін бұрғылау, жаңа күрделендіруші горизонттардан өтетіндіктен немесе дәл осы ұңғыманы пайдалануға жатпайтын өнімді қаттарды жабу қажет болған жағдайларда жүргізілмейді. Мұндай жағдайларда аралық деп аталатын екінші шеген бағананы түсіру жөне одан әрі оны цементтеу қажеттілігі туындайды. Одан әрі ұңғыма тереңдеген сайын оқшауландыруды қажет ететін горизонттар қайта кездесуі мүмкін. Мұндай жағдайда, екінші аралық бағана деп аталатын үшінші шеген бағананы түсіреді және цементтейді. Бұл жағдайда, мұның алдында түсірілген шеген бағана бірінші аралық бағана деп аталады. Күрделенген бұрғылау жағдайларында, мұндай аралық бағаналардың саны үшеу, тіпті төртеу болуы да мүмкін.

Ұңғыманы жобалық терендікке дейін бұрғылағаннан кейін пайдалану бағанасын түсіреді жөне цементтейді. Ол мұнай немесе газды ұңғыма забойынан сағасына дейін көтеру үшін немесе өнімді қатқа ондағы қысымды сақтау үшін, су (газ) айдау үшін қажет. Пайдалану бағанасын түсірген және цементтеген соң, құбырдан тыс кеңістікте түзілетін цементтік сақинаның сапасын тексереді жөне ұңғыма сағасындағы барлық шеген бағаналарды арнайы жабдықтарды қолданып, бір-біріне орап, таңып қояды. Шеген бағаналарды орналастырудың диаметрлерін, ұңғыманың үлкен диаметрден кіші диаметрге өту тереңдігін, шеген бағаналарды түсіру тереңдігі мен оларды цементтеу аралықтарын көрсету ұңғыма қүрылымы туралы түсінікті құрайды.

Егер ұңғымаға бағыт пен кондуктордан басқа, тек пайдалану бағанасын түсірсе, онда құрылымды бір бағаналы деп атайды. Егер ұңғымаға бағыт пен кондуктордан басқа, аралық және пайдалану бағаналарын түсіретін болса, онда қүрылымды екі бағаналы (бір аралық бағана кезінде) немесе үш бағаналы (екі аралық бағана кезінде) деп атайды. Ұңғыма құрылысын кен орнының геологиялық ерекшеліктерін (опырылымдар, сіңірілімдер, сулы зоналардың жату терендіктері, өнімді горизонттардың орналасу тереңдіктері), өндірілетін өнімнің түрін (мұнай немесе газ), пайдалану және бұрғылау тәсілдерін, бұрғылау техникасы мен технологиясын ескеріп таңдайды. Соңғы пайдалану бағанасын түсірген соң, орындалуы пайдалану бағанасына қаттан мұнай ағынының жүруін және ұңғыманы пайдалануға беруді қамтамасыз ететін жұмыстарға кіріседі.

Бұрғылау қашаулары.  Қашау — ұңғыма забойында оның енуі кезінде тау жыныстарын механикалық бұзуға арналған бұрғылау құрал-сайманы. Жыныстарға өсер ету сипаты бойынша қашауларды төмендегідей жіктеуге болады: 1. Кесіп-опыратын қашау — қалақшалың қашаулар, қаттылығы үлкен емес, жемірлігі аз тұтқыр және пластикалық жыныстарды (тұтңыр саздар, берік-тігі аз сазды таңтатастар жөне т.б.) бұрғылауға арналған. 2. Ұсатып-опыратын қашау — шар қашаулар, орташа қаттылықтағы, қатты, мықты, өте мықты жемірліксіз және жемірлікті аз жыныстарды бұрғылауға арналған. 3. Кесіп-қажайтын қашаулар — алмастық және қатты қорытпалы жыныс бұзушы қосымшалары бар қашаулар. Олар орташа қаттылықтағы жыныстарды, сонымен қатар жоғары пластикалық тұтқырлығы аз жыныстардың орта-ша қаттылықтағы, тіпті жемірлігі аз қатты жыныстармен кезектесіп келетін жыныстарды бұрғылауға арналған: Бұрғылау қашаулары тағайындалуы бойынша үш түрге бөлінеді: 1) тау жыныстарын тұтас забойымен бұзатын қашаулар; 2) тау жыныстарын сақиналың забойымен бұзатын қашаулар (ұстынды ңашау); 3) арнайы тағайындалған ңашаулар.

Тұтас және ұстындың бұрғылайтын қашаулар ұңғыманы тереңдетуге арналған, ал арнайы қашаулар бұрғыланған ұңғымадағы (ұңғыманың оқпанын кеңейту және тегістеу) және айналдыра түсірілген мұнаралардағы (цементтік тасты бұрғылау) жұмыстарға арналған. Түтас бұрғылау үшін де, ұстындық бұрғылау үшін де жоғарыда көрсетілген принциптердің кез келгені бойынша тау жыныстарын бұзуға мүмкінщілік беретін қашау-лар жасалынған. Бұл дәл берілген тау жынысының физика-химиялық ңасиеттеріне сәйкес қашау типін таңдауды жеңілдетеді. Диаметрлері 46 мм-ден 580 мм-ге дейін қашаулар шығарылады. Бұрғылау кезінде барлау, кейде пайдалану ұңғымасынан да периодты түрде, стратиграфиялық қиманы жасау, тесіп өткен тау жынысының литологиялың сипаттамаларын зерделеу, жыныстар кеуектеріндегі мұнай мен газдың мөлшерін білу жөне т.б. үшін, бұзылмаған тұтастар (жынысөзектер) түрінде жыныстар алынып отырады. Жынысөзекті бетке шығару үшін ұстындың қашаулар қолданылады, Мұндай қашаулар бұрғылау басынан және бұрғылау басының корпусына бұранда көмегімен қосылған бағаналық жиынтықтан тұрады.

Жынысөзек алу арқылы жүретін бұрғылау кезінде жыныстардың қасиеттеріне байланысты шар тәрізді, алмасты және құрышқорытпалы бұрғылау бастары қолданылады. Бұрғылау басына шарлар, бұрғылау кезінде ұңғыма забойы ортасында жыныстар бұзылмай, жыныс-өзек (2) түзілуіне мүмкіншілік жасайтындай етіп бекі-тіледі. Түрлі жыныстарда жынысөзек алатын бұрғылауға арналған төрт, алтышарлы жөне тіпті сегізшарлы бұрғы-лау бастары болады. Алмасты жөне ңұрышқорытпалы бұрғылау бастарындағы жыныс бұзушы элементтердің орналасуы да тау жыныстарын ұңғыма забойының тек шет жақтарында бұзуға мүмкіншілік береді. Түзілетін тау жынысының ұстыны ұңғыма тереңдегенде ұстындық жиынтықңа келеді, ол корпустан және ұстындық құбырдан (топырақ тасығыштан) тұрады. Ұстындық жиынтық корпусы бұрғылау басын бұрғылау бағанасына қосу, топырақ тасығышты орналастыру және оны механикалық заңымданудан сақтау үшін, сонымен қатар жуғыш сұйықтықтың және топырақ тасығыштың арасынан өткізу үшін қажет.

Топырақ тасығыш жынысөзекті қабылдау, бұрғылау кезінде оны сақтау үшін және оны беткі қабатқа шығару кезінде пайдаланылады. Бұл қызметтерді орындау үшін топырақ тасығыштың төменгі бөлігіне жыныс-өзекті жұлғыштар мен жынысөзекті ұстағыштар, ал жоғарғы жағына — топырақ тасығыш жынысөзекпен толған кезде, одан шығатын сұйыңтықты өзінен өткізіп отыратын — шарлы клапан орнатылады. Топырақ тасығышты ұстындық жиынтық корпусына және бұрғылау басына орнатудың тәсіліне қарай ұстындың қашаулардың топырақ тасығышы алынатын және топырақ тасығышы алынбайтын түрлері болады. Топырақ тасығышы алынатын ұстындық қашаулар бұрғылау бағанасын көтермей-ақ, топырақ тасығышты жынысөзекпен бірге көтеруге мүмкіндік береді. Ол үшін бұрғылау бағанасына арқан арқылы ұстағыш түсіреді, оның көмегімен ұстындық жиынтықтан топырақ тасығышты шығарып, оны беткі қабатқа көтереді. Содан соң, осы ұстағышты пайдаланып, бос топырақ тасығышты ұстындық жиынтық корпусына түсіреді және орнатады жөне жынысөзек алу арқылы жүретін бұрғылауды жалғастырады. Топырақ тасығышы алынатын ұстындық қашауларды турбиндік бұрғылау кезінде, ал топырақ тасығышы алынбайтындар — роторлық бұрғылау кезінде пайдаланылады.

burgylau-baganasyБұрғылау бағанасы.  Бұрғылау бағанасы (16-сурет) қашауды (забойлық қозғалтқыш пен қашауды) жер бетілік жабдықтармен (тік люгпен) жалғастырады жөне ол жетекші құбырдан (4), бұрғылау құбырларынан (8) жөне ауырландырылған бұрғылау құбырларынан (АБҚ) (13) тұрады. Бұрғылау бағанасының жоғарғы бөлігі жетекші құбырдан (4) тұрады, ол тік люгке (1) жетекпгі құбырдың жоғарғы ауыстырғышы (3) және тік люг ауыстырғышы (2) арқылы байланыстырылады. Жетекші құбыр бірінші бұрғылау құбырына (8) жетекші құбырдың төменгі ауыстырғышы (5), қорғаушы ауыстырғыш (6) және бұрғылау құлпының (7) жалғастырғышы арқылы байланыстырылады. Бұрғылау құбырлары (8) екі бөлшектен бұрғылау құлпының жалғастырғышы (7) және бұрғылау құлпының ниппелдері (9) тұратын бұрғылау құлпының көмегімен немесе байланыстырғыш жалғастырғыш (10) көмегімен бұралады. АБҚ (12) жөне (13) қандай да бір байланыстырғыш элемент-терді қолданбай-ақ, тікелей бұралып жалғанады. Жоғарғы АБҚ бұрғылау құбырына ауыстырғыш (11) көмегімен, ал төменгі АБҚ (13) қашауға (роторлық бұрғылау кезінде) немесе қашаумен бірге забойлық қозғалтқышқа (турбиндік бұрғылау және электрбұрғымен бұрғылау кезінде) ауыстырғыш (14) көмегімен жалғанады.

Бұрғылау бағанасы айналуды роторлық бұрғылау кезінде роторға беруге және жуғыш сұйықтықты турбобұрғыға (турбиндік бұрғылау кезінде), қашауға және ұңғыма забойына (барлық бұрғылау төсілдерінде) беруге; ток өткізгіштің жеке секцияларын жөндеуге (электр-бұрғымен бұрғылау кезінде); забойға жүктеме жасауға; қашауды, турбобұрғыны, электрбұрғыны көтеру және түсіру үшін; қосалқы жұмыстарды жүргізуге (ұңғыманы қайта қазу, кеңейту және жуу, қаттарды сынау және т.б.) арналған.

Бұрғылау бағанасының роторлық тәсіл кезіндегі жөне забойлық қозғалтқышпен бұрғылау тәсілі кезіндегі жұмыс істеу жағдайлары әр түрлі. Роторлық тәсілде ротордан айналуды қашауға жөне забойға жүктеме беретін бұрғылау бағанасына бірқатар жүктемелер түседі. Бұрғылау бағанасы ұңғыманың забойына жанаспаған жағдайда айналмайды, ол созылымдық әсерде болады да, вертлюгте максимумға жетеді. Ұңғыманы бұрғылау үдерісінде бұрғылау бағанасының жоғарғы бөлігі созылады да,оның забойға тиетін төменгі жағы қысылады. Сонымен, бұрғылау бағанасы бұрғылау кезінде созатын жөне қысатын күш-тердің әсеріне ұшырайды да, ендеше созу және қысу кернеулерін сезінеді.

Айналу моментін ротордан қашауға беру кезінде созу және қысу кернеулерінен басқа бұрғылау бағанасында айналдыру кернеуі болады; сондай-ақ орталықтан тепкіш күштің әсерінен майыстырушы кернеуі де болады, оның әсері ұңғыманың сағасынан забойына қарай артады. Бұрғылау бағанасына айтылған күштердің бөрінің бірден өсер етуі оның жұмыс істеу жағдайын роторлық бұрғылау төсі -16-сурет. Бұрғылау кезінде күрделендіреді. Нәти-бағанасы жесінде бұрғылау құбырында, бұрғылау құлпында және бұрғылау бағанасының басқа элементтерінде апаттар жиі болып тұрады.

.
.

 

 

 

ОСТАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.