Дәріс. Ұңғымалардың құрылысы және игерілуі туралы жалпы мәліметтер

Ұңғыманың басталатын жері сағасы, цилиндрлік беті – қабырғасы немесе оқпаны, ал түбі - кенжар деп аталады. Ұңғыма сағасынан оқпан осі бойынша кенжарға дейінгі қашықтық оның ұзындығы, ал өсінің проекциясы бойынша вертикальдағы қашықтығы - тереңдігі болады.

Ұңғымаларды вертикаль, көлбеу және горизонталь түрде бұрғылайды, ал олардың диаметрі сағасынан бастап аралықтан аралыққа қарай кішірейеді. Бастапқы диаметрі әдетте 900 мм аспаса, соңғы диаметрі 165 мм кем болмайды. Ұңғымалардың тереңдігі ондаған метрден мыңдаған метр аралығында өзгереді.

Ұңғымаларды кенжардың барлық ауданындағы (кернді алмай) немесе периферия бөлігіндегі таужыныстарды қопара (кернді алумен) тереңдетеді. Соңғы жағдайда ұңғыманың ортасында таужыныс бағанасы (керн) қалады, оны таужыныстардың өтілген қимасын зерделеу үшін кезеңімен жер бетіне көтереді.

Ұңғымаларды құрлықта және теңізде бұрғылау қондырғыларымен бұрғылайды. Теңізде бұрғылағанда бұрғылау қондырғылары эстакадада, жеке іргетаста немесе жүзетін бұрғылау платформаларында немесе кемелерде құрастырылады.

Ұңғыманы бұрғылау алаңын дайындау және бұрғылау жабдығын бөлшектеу, бұрғылау қондырғысын жаңа нүктеге тасымалдау, бұзылған жерді қайта қалпына келтіру жұмыстары кешенін ұңғыма құрылысы циклы деп аталады.

Ұңғыма құрылысы циклына кіретін жұмыстардың барлық түрлері мынадай кезеңдерге топтастырылады:

· бұрғылау жабдығын құрастыруға дайындық жұмыстары (бұрғылау алаңын тегістеу, келетін жолдарды жасау, су құбырын жүргізу, электр жән телефон желісін тарту);

· бұрғылау жабдығын құрастыру (іргетастарды қалау және оларға жабдық блоктарын орнату, жабдықты қосу, мұнараны және жабдықты жабу, ыдыстар мен тұрмыстық блоктарды орнату);

· ұңғыманы бұрғылауға дайындық жұмыстары (бағыттауышты орнату; тәлді жүйені жасақтау; шурфты бұрғылау және оған құбырды орнату; жұмыстарды орындау барысын жылдамдататын шағын механикаландыруды құрастыру және оны сынау; бұрғылау шлангасын вертлюгке және бағанаға қосу; машина кілттерін ілу; аспаптарды тексеру; мұнараны центрлеу; ротордың горизонтальдығын тексеру);

· ұңғыманы бұрғылау, оның қабырғасын шегендеу бағанасымен бекіту, қабаттарды бөлу;

· өнімді қабатты екінші рет ашу (қабаттың тізбекпен жабылуында), сынау, ұңғыманы игеру және іске қосу;

· бұрғылау жабдығын бөлшектеу;

· бұрғылау жабдығын жаңа нүктеге тасымалдау.

Жұмыстардың барлық түрлері қауіпсіздік ережелерін міндетті түрде орындаумен жүргізіледі.

Ұңғымаларды бұрғылау негізінен таужыныстарды механикалық қирату арқылы соққылы және айналмалы тәсілдермен жүргізіледі. Мұнай мен газға ұңғымаларды бұрғылау соққылы тәсілмен жүргізілмейді, сондықтан айналмалы бұрғылау туралы жалпы түсінік беріледі.

Айналмалы бұрғылау кезінде таужынысты қирату бұрғы қашауына бір мезгілде жүктеменің және айналдыру моментінің әсері нәтижесінде болады. Жүктеменің әрекетімен қашау таужынысқа кіреді де, ал айналдыру моментінің әсерімен таужынысты опырады.

Айналмалы бұрғылаудың екі тәсілі бар: роторлық және кенжарлық қозғалтқыштармен.

Роторлық бұрғылауда (8-сурет) қуат қозғалтқыштардан 9 шығыр 8 арқылы мұнараның ортасында ұңғыма сағасының үстінде орналасқан арнайы айналмалы механизмге - роторға 16 беріледі. Ротор бұрғылау тізбегін және соған бұрап қосылған қашауды айналдырады. Бұрғылау тізбегі жетекші құбырдан 15 және оған арнайы жалғастырғыштың 6 көмегімен бұрап қосылған бұрғылау құбырларынан 5 тұрады.

Кенжарлық қозғалтқышпен бұрғылау кезінде қашау 1 білікке, ал бұрғылау тізбегі қозғалтқыштың 2 қорабына бұрап қосылған. Қозғалтқыштың жұмысы кезінде оның білігі қашаумен айналады, ал бұрғылау тізбегі болса әдетте ротормен айналмайды.

Демек, роторлық бұрғылау кезінде ротордың таужынысқа тереңдеуі айналатын бұрғылау тізбегінің ұңғыма осінің бойымен жылжитын, ал кенжарлық қозғалтқышпен бұрғылауда айналмайтын бұрғылау тізбегі кезінде болады. Айналмалы бұрғылаудың сипатты ерекшелігіне қашаудың кенжарда жұмыс істеуі барысында ұңғыманы сумен немесе арнайы дайындалған сұйықпен жуу жатады.

Осыны іске асыру үшін қозғалқыштармен 21 жұмысқа қосылатын екі бұрғылау сорғысы 20 (сирекірек бір немесе үш) мұнараның оң жағында орналасқан тікқұбырға 17, одан әрі жұмсақ бұрғылау құбыршегіне 14, вертлюгке 10 және бұрғылау тізбегіне құбыржол бойымен жуу сұйығын айдайды. Жуу сұйығы қашауға жетеді де, ондағы тесік және ұңғыма қабырғасы мен бұрғылау тізбегі арасындағы сақиналық кеңістік арқылы жер бетініе көтеріледі. Осында науашалық жүйеде және тазалау механизмдерінде жуу сұйығы бұрғыланған таужыныстан тазаланады, сонан соң бұрғылау сорғыларының 22 қабылдау ыдыстарына түседі де, ұңғымаға қайтадан құйылады.

Полиспастық жүйеге ілінген кронблоктан, тальді блоктан 12, ілмектен 1 және тальдік сымарқаннан 11 тұратын бұрғылау тізбегі ұңғыма тереңдеген сайын ұңғыма түбіне беріледі. Жетекші құбыр 15 роторға 16 барлық ұзындығымен кіргенде, шығырды қосады да бұрғылау тізбегін жетекші құбырдың ұзындығына көтереді және элеватордың немесе ротор үстеліндегі сыналардың көмегімен бұрғылау тізбегін іледі. Сонан соң вертлюгпен 10 қоса жетекші құбырды 15 бұрамалап алады да, оны алдын-ала орнатылған ұзындығы осы құбырға тең көлбеу ұңғымаға - шегендеу құбырына түсіреді. Осы ұңғыма алдын-ала мұнараның оң жағында, шамамен оның орталығынан аяғына дейінгі қашықтықтың ортасында бұрғыланады. Осыдан кейін бұрғылау тізбегін екі құбырды (жалғастырылған екі құбыр немесе бір құбыр) бұрамалау арқылы ұзартады. Одан әрі оны элеватордан немесе сыналардан алады да екі құбырдың ұзындығына сай ұңғымаға түсіреді. Содан кейін оны элеватордың немесе сыналардың көмегімен ротор үстеліне іледі, ұңғымадан жетекші құбырды вертлюгпен қоса көтерді де, бұрғылау тізбегіне бұрап қосады. Ең соңында бұрғылау тізбегін элеватордан немесе сыналардан босатып қашауды ұңғыма түбіне жеткізеді де, бұрғылауды жалғастырады.

Тозған қашауларды ауыстыру үшін ұңғымадан барлық бұрғылау тізбегін көтереді де, оны ескі қашауды жаңасымен ауыстырған соң қайтадан ұңғыма түбіне түсіреді. Түсіру-көтеру жұмыстарын жүргізуді полиспастық жүйенің көмегімен жасайды. Шығыр барабаны айналғанда тальдік сымарқан барабанға оралады немесе тарқылады да, тальдік блокты және ілмекті көтеруді немесе түсіруді қамтамасыз етеді. Ілмекке штроптың және элеватордың көмегімен көтерілетін немесе түсірілетін бұрғылау тізбегін іледі.

8-сурет. Айналма тәсілмен мұнай-газ ұңғымаларын бұрғылау қондырғысының сұлбасы

Бұрғылау тізбегін көтергенде мұнара биіктігі анықтайтын секцияларға (мұнара биіктігі 41 м болғанда шамамен 25 м) бұрап шығарады. Бұрап шығарылған секциялар, жалғастырылған құбырлар (свечалар) мұнара фонарындағы сөреге (подсвечникке) орналастырылады. Бұрғылау тізбегін ұңғымаға кері тәртіпте түсіреді.

Демек, ұңғыма кенжарындағы қашаудың жұмыс барысы тозған қашауды ауыстыру үшін бұрғылау тізбегін ұзартумен және түсіру-көтеру жұмыстарымен ғана үзіледі.

Қазіргі кезде кенжарлық қозғалтқыштардың үш түрі қолданылады – турбобұрғылағыш, винттік қозғалтқыш және электрбұрғылағыш.

Турбобұрғылағышпен немесе винттік қозғалтқышпен бұрғылағанда бұрғылау тізбегі бойымен төмен ағатын жуу сұйығы ағынының гидравликалық энергиясы қашаумен қосылған кенжарлық қозғалтқыштың білігінде механикалық энергияға түрленеді.

Электрбұрғылағышпен бұрғылағанда қозғалтқышқа энергия секциясы бұрғылау тізбегінің ішінде жинақталған ішексыммен (кабельмен) беріледі.

Ұңғыма қимасының жоғарғы учаскелері әдетте бұрғылау барысында циркуляцияланатын сұйық ағынымен жеңіл шайылатын түзілімдермен құрылады. Сондықтан ұңғыманы бұрғылау алдында орнықты таужыныстарына дейін (4-30 м) шурфты қазып, оның ішіне ұзыңдығы шурфтың тереңдігінен 1-2 м артық құбырды 7 немесе бірнеше жалғастырылған құбырларды түсіреді де, құбыр сыртындағы кеңістікті тастармен және цементтік ерітіндімен толтырады. Осының нәтижесінде ұңғыма сағасы сенімді бекітіледі.

Құбырдағы тесікке қысқа металл науашаны дәнекерлейді, бұрғылау барысында сол бойынша жуу сұйығы науашаға 18 бағытталады, сонан соң тазалау механизмдерінен өтіп бұрғылау сорғыларының қабылдау ыдысына түседі. Шурфта орнатылған құбырды (құбырлар тізбегін) 7 бағыттаушы деп атайды. Бағыттаушыны орнату және бұрғылау басталғанға дейінгі басқа да жұмыстар дайындалуға жатады. Осы жұмыстар орындалған соң бұрғылау қондырғысын эксплуатацияға қосу актісін жасайды да, ұңғыманы бұрғылауға кіріседі.

Орнықсыз, жұмсақ, жарықшақта және каверналы таужыныстарын бұрғылаған соң, бұрғылау процесін (әдетте 50-400 м) қиындататын осы горизонттарды жабады және оқшаулайды, осы мақсатпен ұңғымаға бұрап қосылған құбырлардан тұратын шегендеу бағанасын түсіреді де, құбыр сыртындағы кеңістікті 4 цементтейді. Бірінші шегендеу бағанасы кондуктор (сағалық құбыр) деп аталады.

Кондукторды түсірген соң бұрғылауды қиындататын жаңа қабаттарды өту және осы ұңғымамен өндірілмейтінөнімді қабаттарды жабу қажеттігі себебінен ұңғыманы жобадағы тереңдікке дейін барлық уақытта бұрғылаудың мүмкіндігі болмайды. Осындай жағдайларда ұңғымаға аралық деп аталатын екінші шегендеу бағанасын түсірудің және оны цементтеудің қажеттігі пайда болады.

Ұңғыманы одан әрі тереңдеткенде оқшаулауды қажет ететін горизонттар кездесуі мүмкін. Сонда ұңғымаға үшінші шегендеу құбырын түсіреді де цементтейді, оны екінші аралық бағана деп атайды. Бұрғылаудың өте қиын жағдайларында үш немесе төрт аралық бағаналар болуы мүмкін.

Ұңғыманы жобалық тереңдікке дейін бұрғылап болған соң, ұңғыма түбінен мұнай мен газды ұңғыма сағасына көтеруге арналған немесе өнімді қабаттағы қысымды ұстау мақсатымен ұңғымаға суды (газды, ауаны) айдау үшін эксплуатациялық бағананы түсіреді және цементтейді.

Ұңғыманы бекітудің негізгі мақсаттары төмендегідей:

· эксплуатациялық горизонттардан жер бетіне немесе қарсы бағытта сұйықты тасымалдау үшін ұзақ мерзімдегі, бекем және герметикалық каналды (арнаны) жасау;

· барлық өткізгіш горизонттардың бір-бірімен герметикалық ажыратылуы;

· беріктілігі жеткіліксіз таужыныстарынан құралған ұңғымалардың қабырғаларын бекіту;

· эксплуатациялық арнаны қабаттық сұйықтың жегісінен (коррозиясынан) қорғау.

Ұңғымаларды бекітудің және өткізгіш горизонттарды ажыратудың ең кең таралған әдістері арнайы құбырлардан құрастырылған шегендеу құбырлары деп аталатын бағаналарды түсіру және құбырлар бағанасы мен ұңғыма қабырғасы арасындағы кеңістікті цементтеу болып саналады. Қабаттық қысымның аномалиялық коэффициенті әртүрлі горизонттарды ажырату, сонымен қатар аномалиялық коэффициенті жоғары горизонттардан мұнай-газдың келуін жою үшін пакерлер де пайдаланылады.

Ұңғыма құрылмасы таужыныстарында бұрғыланған оқпанннан, бірнеше шегендеу бағанасынан және бағаналар мен оқпан қабырғасы арасындағы кеңістікті толық және ішінара толтыратын тампонаждық тастардан тұрады. Ұңғыма құрылмасын оған түсірілген шегендеу бағаналарының саны, олардың диаметрі және ұзындығы, әрбір бағана үшін оқпан диаметрі және цементтеу аралығының орындары сипаттайды.

Ұңғыма құрылмасы графикалық түрде беріледі: мұнда шегендеу құбырлары тұтас қалың сызықтармен көрсетілген; сызықтың жоғарғы шетіндегі сан бағананың сыртқы диаметрін мм-мен білдіреді; сызықтың төменгі жағындағы сан түсіру тереңдігі, м. Егер бағана тек қана ұңғыманың төменгі аралығын жауып жатса және сағасына дейін жетпесе, онда жоғарғы шетіндегі қалың сызықтағы сан бағананың жоғарғы қимасындағы тереңдігін білдіреді, м; бағананың диаметрін басқа бағаналардың жоғарғы дейгейіндегі санмен көрсетеді. Ұңғыманың тек төменгі учаскесін жауып жататын шегендеу бағаналарын жасырын деп атау қабылданған.

Эксплуатациялық бағананы түсірген және цементтеген соң барлық шегендеу құбырларын бір-бірімен арнайы жабдық арқылы қосылады. Содан соң эксплуатациялық бағанадағы өнімді қабат және цементтелген тас жағына бірнеше ондаған (кейде жүздеген) тесікті теседі, солар арқылы сынау, игеру және пайдалану барысында мұнай (газ) ұңғымаға түсетін болады.

Ұңғыманы игерудің мақсаты эксплуатациялық бағанадағы жуу сұйығының қысымы қабаттағы қысымнан аз болуында. Қысымның болған айырымы нәтижесінде мұнай қабаттан ұңғымаға түсе бастайды да, зерттеу жұмыстары кешені аяқталған соң ұңғыманы іске қосады.

Нег. 3[5–20]

Бақылау сұрақтары:

1. Ұңғыма құрылысыны циклын айтыңыз.

2. Айналма тәсілмен бұрғылауды сипаттаңыз.

3. Айналмалы бұрғылаудың қанша тәсілі бар?

4. Шегендеу бағанасын ұңғымаға түсірудің мақсаты неде?

5. Эксплуатациялық бағананы түсірудің мақсатын айтыңыз.