Ымаларды бұрғылау тәсілдері

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

Бұрғылаудың-роторлық және забойлық қозгалтқыштарды (турбобұрғы немесе электробұрғы) пайдаланатын eкi тәсілі бар.

Роторлық бұрғылау кезінде 11-сурет қозғалғыштың қуаты 11 шығар арқылы роторға 4 мұнараның 19 орталығындағы ұңғыманың сағасының үстінде орнатылған айналмалы механизмге беріледі.

Ротор бұрғылау бағанасын қашаумен (1) бірге айналдырады. Бұрғылау бағанасы жетекші құбырдан (5) және оған ауыстырма (3) көмегімен винттелген бұрғылау құбырынан (2) тұрады. Забойлық қозғалтқышпен бұрғылау кезінде қашау(І) білікке, ал бұрғылау бағаны қозғалтқыш корпусына (18) бекітілген. Қозғалтқыш жұмысы кезінде оның білігі мен қашау айналады, ал бұрғылау бағаны, өдетте ротормен айналмайды.

Сонымен, роторлық бұрғылау кезінде қашаудың 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 түрған барлың уақыты кезінде ұңғыманы сумен немесе арнайы дайындалатын сұйықтармен жуу болып табылады. Ол үшін қозғалтқыштан (13) іске қосылатын екі (бір немесе үш болуы сирек) бұрғылау сорғылары (12) кемегімен жуғыш сұйықтыңңұбыр(16)арқылымұнараның(19) оң бұрышында бекітілген қадауша-ңұбырға айдалады, одан әрі майысқаң бұрғылау құбыршегіне (17), тік люгке (6) және бұрғылау бағанына барады. Қашауға жеткен соң, жуғыш сұйықтың онда бар тесік арқылы өтіп, ұңғыма ңабыр-ғасы мен бұрғылау бағаны арасындағы сақиналық кеңістік бойымен беткі ңабатқа көтеріледі. Мұнда науада (15) және тазартңыш механизмдерде (суретте көрсетілмеген) жуғыш сұйықтық бұрғыланған жыныстардан тазартылады, содан соң бұрғылау сорғылардың қабылдау сыйымдылыңтарына (14) түседі және ңайтадан үң-ғымаға айналады.

Ұңғыма тереңдеген сайын кронблоктан (сурётте көрсетілмеген), белдік блоктан (8), ілгектен және белдік ар-қаннан (9) түратын полиспасты жүйеге ілінген бұрғылау бағаны ұңғымаға беріледі. Жетекші құбыр (5) ротордың (4) бүкіл ұзындығына енгенде, шығырды қосады;, же-текші құбырдың бар ұзындығына бұрғылау бағанын көтереді және элеватор немесе ротор үстеліндегі сыналар көмегімен бұрғылау бағанын іледі.

11-сурет. Роторлық және турбиналық тәсілдермен және электрбұрғы көмегімен ұңғымаларды бұрғылау қондырғысы:

1 - қашау; 2 - бұрғылау құбырлары; 3 - ауыстырғыш; 4 - ротор; 5 - жетекші құбыр; 6 - тік люг; 7 - ілгек; 8 - белдік блок; 9 - белдік арқан; 10 - шығыр; 11 - шығыр мен ротор қозғалтқыштары; 12 - бұрғылау сорғысы; 13 - сорғы қозғалтқышы; 14 - қабылдау сыйымдылығы; 15 - науа; 16 - айдайтын құбыр; 17 - бұрғылау құбыршегі; 18 - забой қозғалтқышы (роторлық бұрғылау кезінде қолданылмайды); 19 - мұнара; 20 - шеген құбырлар; 21 - шеген құбырлар айналасындағы цементтік қоршау; 22 - шахталық бағыт.

Содан соң, алдын ала көлбеу ұңғымаға (шурфқа) ұзындығы жетекші құбырдың ұзындығындай етіп бекітілген жетекші құбырды (5) тік люкпен (6) бірге винтін бұрап ашып, айналдыра қойылған құбырларға ағызады. Бұл ұңғыманы алдын ала мұнараның оң бұрышына, оның орталығынан аяғына дейінгі арақашықтықтың шамамен ортасына бұрғылайды. Содан соң, бұрғылау бағанын оған екіқұбырды (екі винттелген құбыр немесе ұзындығы 12 м-ге жуық бір құбыр) бұрап винттеу арқылы ұзартады (өсіреді), оны элеватордан немесе сыналардан 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 айналған 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, секцияларға 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 және тозған қашауды ауыстыру кезіндегі түсіру-көтеру жұмыстарымен тоқтатылып отырады.

Забой қозғалтқыштарының екі түрі - турбобұрғы және электрбұрғы кең қолданылады.

Турбобұрғымен бұрғылау кезінде турбобұрғы білігінің айналуы, бұрғылау бағаны бойымен турбобұрғыға келетіп жуғыш сұйықтықтың ағынының гидравликалық энергиясының, қашау берік байланысқан турбобұрғы білігіне түсетіп 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 қолданғаннан 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 жабдықтау, жетекші құбыр астына шурфты бұрғылау) жүргізгеннен соң, құрылған бұрғылау қондырғысының дайындығы жөнінде акт жасайды және ұңғыманы бұрғылауға кіріседі.

Бұрғылау үдерісін күрделендіретіп (әдетте 50-400 м) тұрақсыз, жұмсақ, жарықшақты және кавернозды жыныстарды 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 деп аталады.

Кондукторды түсірген соң, әрдайым ұңғыманы жобалық тереңдікке дейін бұрғылау, жаңа күрделендіруші горизонттардан ететіндіктен немесе дәл осы ұңғыманы пайдалануға жатпайтын өнімді қаттарды жабу қажет болған жағдайларда жүргізілмейді. Мұндай жағдайларда аралық деп аталатын екінші шеген бағананы түсіру және 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.

12-сурет. Екі бағаналы ұңғыманың құрылысы:

D1, D₂, D₃ - кондуктор астында, аралық және пайдалану бағаналарын бұрғылау кезінде пайдаланатын сәйкес қашаулар диаметрлері; d_і d₂, d₃, d4– аралық және пайдалану бағаналарын, кондуктор бағытының диаметрі; һ1, һ₂, һ₃, һ₄ - бағыт, кондуктор, аралық және пайдалану бағаналарының сыртында құбырдан тыс кеңістікті цементтеу аралықтары; L1, L2, L3, L₄ - бағытты, кондукторды, аралық және пайдалану бағаналарын түсіру тереңдіктері.

Ұңғыманы жобалық тереңдікке дейін бұрғылағаннан кейін пайдалану бағанасын түсіреді және 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 түзілетіп цементтік сақинаның сапасын тексереді және ұңғыма сағасындағы барлық шеген бағаналарды арнайы жабдықтарды қолданып, бір-біріне орап, таңып қояды.

Шеген бағаналарды орналастырудың диаметрлерін, ұңғыманың үлкен диаметрден кіші диаметрге ету тереңдігін, шеген бағаналарды түсіру тереңдігі мен оларды цементтеу аралықтарын көрсету ұңғыма құрылымы 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 түсіретіп болса, онда құрылымды екі бағаналы (бір аралық бағана кезінде) немесе үш бағаналы (екі аралық бағана кезінде) деп атайды.

12-суретте екі бағаналы ұңғыманың құрылысы көрсетілген. Ұңғыма құрылысын кен орнының геологиялық ерекшеліктерін (опырылымдар, сіңірілімдер, сулы зоналардың жату тереңдіктері, өнімді горизонттардың орналасу тереңдіктері), өндірілетіп енімнің 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.