Мұнай және газ ұңғыларын бұрғылау
КІРІСПЕ
1.1 Ұңғы туралы түсінік
1.2 Мұнай және газ ұңғыларының атқаратын қызметіне байланысты топтасуы (классификация)
1.3 Ұңғылардың бұрғылаудың мұнай газ комплексі мен елдің басқа да халықшаруашылық салаларының даму рөлі
2 МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ ҰҢҒЫЛАРЫН БҰРҒЫЛАУДЫҢ
3. МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ ҰҢҒЫЛАРЫН БҰРҒЫЛАУ ТӘСІЛДЕРІ
4 ЖЫНЫСТАЛҚАНДАУШЫ АСПАП
5.БҰРҒЫЛАУ ТІЗБЕГІ
6. ҰҢҒЫНЫ ТАЛҚАНДАЛҒАН ЖЫНЫСТАРДАН ТАЗАРТУ
7 ҚАШАУДЫ АЙНАЛДЫРУ
8 БҰРҒЫЛАУ ТӘРТІБІ. ҚАШАУЛАРДЫҢ ЖҰМЫС КӨРСЕТКІШТЕРІ
9 ҰҢҒЫНЫ БҰРҒЫЛАУ ПРОЦЕСІ КЕЗІНДЕГІ ҚИЫНДЫҚТАР
10 БҰРҒЫЛАУ ҮРДІСІ КЕЗІНДЕ ПАЙДАЛЫ ГОРИЗОНТТАРДЫ СЫНАУ. ӨНІМДІ ҚАБАТТЫ АШУ
11 КӨЛБЕУ. БАҒЫТТАЛҒАН ҰҢҒЫЛАРДЫ БҰРҒЫЛАУ
12 ҰҢҒЫЛАРДЫ БЕКІТУ
13 ҰҢҒЫЛАРДЫ МЕҢГЕРУ ЖӘНЕ СЫНАУ.
14 МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ ҰҢҒЫЛАРЫН БҰРҒЫЛАУҒА АРНАЛҒАН БҰРҒЫ ҚОНДЫРҒЫЛАРЫ
15 ҰҢҒЫ ТҰРҒЫЗУДЫҢ ТЕХНИКА.ЭКОНОМИКАЛЫҚ КӨРСЕТКІШТЕРІ МЕН ҚҰЖАТТАРЫ.
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
1.1 Ұңғы туралы түсінік
1.2 Мұнай және газ ұңғыларының атқаратын қызметіне байланысты топтасуы (классификация)
1.3 Ұңғылардың бұрғылаудың мұнай газ комплексі мен елдің басқа да халықшаруашылық салаларының даму рөлі
2 МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ ҰҢҒЫЛАРЫН БҰРҒЫЛАУДЫҢ
3. МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ ҰҢҒЫЛАРЫН БҰРҒЫЛАУ ТӘСІЛДЕРІ
4 ЖЫНЫСТАЛҚАНДАУШЫ АСПАП
5.БҰРҒЫЛАУ ТІЗБЕГІ
6. ҰҢҒЫНЫ ТАЛҚАНДАЛҒАН ЖЫНЫСТАРДАН ТАЗАРТУ
7 ҚАШАУДЫ АЙНАЛДЫРУ
8 БҰРҒЫЛАУ ТӘРТІБІ. ҚАШАУЛАРДЫҢ ЖҰМЫС КӨРСЕТКІШТЕРІ
9 ҰҢҒЫНЫ БҰРҒЫЛАУ ПРОЦЕСІ КЕЗІНДЕГІ ҚИЫНДЫҚТАР
10 БҰРҒЫЛАУ ҮРДІСІ КЕЗІНДЕ ПАЙДАЛЫ ГОРИЗОНТТАРДЫ СЫНАУ. ӨНІМДІ ҚАБАТТЫ АШУ
11 КӨЛБЕУ. БАҒЫТТАЛҒАН ҰҢҒЫЛАРДЫ БҰРҒЫЛАУ
12 ҰҢҒЫЛАРДЫ БЕКІТУ
13 ҰҢҒЫЛАРДЫ МЕҢГЕРУ ЖӘНЕ СЫНАУ.
14 МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ ҰҢҒЫЛАРЫН БҰРҒЫЛАУҒА АРНАЛҒАН БҰРҒЫ ҚОНДЫРҒЫЛАРЫ
15 ҰҢҒЫ ТҰРҒЫЗУДЫҢ ТЕХНИКА.ЭКОНОМИКАЛЫҚ КӨРСЕТКІШТЕРІ МЕН ҚҰЖАТТАРЫ.
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Мұнай және газ еліміздің қалық шаруашылығында маңызды міндет атқарады. Ауыр индустрияның дамыуы, бірінші кезекте олардың отын-энергетикалық комплексі сияқты базалық саласы, бүкіл қалық шаруашылық мәселелерін болашақта шешетіні сөзсіз. Академик Е.Велиховтың пікірі бойынша, болашақтағы энергия тұтыну қабылдаудың өсуінің көп бөлігін жабатын, кемінде XXI – ғасырдың бірінші жартысында., отының негізгі түрлері болып табиғи газ, мұнай және көмір табылады. Казіргі кезде 23% құрайтын, әлемдік энергобаланста табиғи газдың үлесі жаңа ғасырдың бірінші тоқсанда 30% дейін көтерілмек.
Көмірсутекті шикізат-энергетика көзінің негіздерінің бірі-еліміздің энергетика балансы жүйесінің үштен екісін алады.
Елімізде 1988 жылға дейін мұнай және газ өнеркәсібі өте жылдам қарқындылықпен дами бастаған. Егер 1940ж. СССР-да 31,1 млн.т. мұнай және 3,2 млрд. м3 газы өндірілсе, онда 1960 жылы мұнай өндіру 147,9 млн.т. құрады және 45,3 млрд. м3 газы өндірілсе, онда 1960 жылы мұнай өндіру 147,9 млн.т. құрады және 45,3 млрд. м3 газ өндірілді, ал 1982 жылы мұнай өндіру деңгейі 624 млн.т. және газ өндіру 770 млрд. м3 –ге жетті. Оның ішінде 569 млн.т. мұнай мен 616 млрд.м3 газ Pоссияда өндірілген.
Есімізде көмірсутекті өндірудің бұндай өсуі елімізде бұрғылау жұмыстарының үлкен қарқындылықпен өсуінің арқасында мүмкін болды. Сонымен егер 1940ж. шамамен 2 млн.метр тау жынысы бұрғыланған болса, онда көмірсутегін өндірудің рекорды болған 1988 жылы 50 жыл млн.метр тау жыныстарын бұрғыланған. Көп уақытқа бағытталған елімідің қалық шаруашылығының әрі қарай дамуын ескере отырып, мұнай және газ өндіруді қажетті деңгейге жеткізуді қамтамасыз етуді тек қана жаңа ашылған екн қорларын пайдалану арқылы емес, мұнай газ және газ кен орындарын өндіру (өңдеу) саласында мұнай және газ ұңғымаларын салудың (бұрғылаудың) техникалық және технологиялық көрсеткіштерін едаур жақсарту және ғылыми- техникалық прогрестің жетістіктерін ендіру жолымен жүргізу керек.
Бұрғылау жұмыстарының техника-экономикалық көрсеткіштерінің көтерілуі мен көлемінің өсуі комплекті шараларды жүргізудің арқасында бұрғылау құралдарының жақсаруын (шыңдалуын), жаңа технологияларды ендіру, бақылау-өлшеу құралдарын, сол сияқты материалдармен химиялық реагенттері шығаруды көбейтумен қантамасыз етіледі.
Ұңғыларды бұрғылау процесі кезінде қажетті компютерлік техниканы ендіруге басты роль беріледі.
“Мұнай және газ ұңғыларын орнату” курсында құрамына қондырғысына алаңды дайындауды, бұрғы құралдармен іргетастар мен комуникация салуды (орындатуды), өнімді қабаттарды сынау мен ұңғыма оқпанын бегітуді, бұрғылау процестерін, және де ұңғыларды аяқтау проблемалар мен бұрғы қондырғыларын жаңа орынға (нүктеге) тасымалдауды (апаруды) қосатын жұмыстар комплексі (кешені). Бұған қосылатындар болып ғылыми мен техникалық қазіргі кездегі жетістіктері негізінде мұнай және газ ұңғылармен бұрғылау тәсілдері, бұрғы құралы мен оны таңдау, және әртүрлі бұрғылау жағдайларында бұрғы ертінділерін және олардың негізгі қасиеттнерін анықтау әдістері табылды. Ұңғылардың конструкциясын таңдауға және (құбырлар) колоннаны есептеу принциптеріне байланысты технологиялық есептеулер көрсетіледі. Мұнай және газ ұңғыларын орнатудағы техника-экономикалық көрсеткіштерге және экология проблемаларына аса көңіл бөлінеді.
Көмірсутекті шикізат-энергетика көзінің негіздерінің бірі-еліміздің энергетика балансы жүйесінің үштен екісін алады.
Елімізде 1988 жылға дейін мұнай және газ өнеркәсібі өте жылдам қарқындылықпен дами бастаған. Егер 1940ж. СССР-да 31,1 млн.т. мұнай және 3,2 млрд. м3 газы өндірілсе, онда 1960 жылы мұнай өндіру 147,9 млн.т. құрады және 45,3 млрд. м3 газы өндірілсе, онда 1960 жылы мұнай өндіру 147,9 млн.т. құрады және 45,3 млрд. м3 газ өндірілді, ал 1982 жылы мұнай өндіру деңгейі 624 млн.т. және газ өндіру 770 млрд. м3 –ге жетті. Оның ішінде 569 млн.т. мұнай мен 616 млрд.м3 газ Pоссияда өндірілген.
Есімізде көмірсутекті өндірудің бұндай өсуі елімізде бұрғылау жұмыстарының үлкен қарқындылықпен өсуінің арқасында мүмкін болды. Сонымен егер 1940ж. шамамен 2 млн.метр тау жынысы бұрғыланған болса, онда көмірсутегін өндірудің рекорды болған 1988 жылы 50 жыл млн.метр тау жыныстарын бұрғыланған. Көп уақытқа бағытталған елімідің қалық шаруашылығының әрі қарай дамуын ескере отырып, мұнай және газ өндіруді қажетті деңгейге жеткізуді қамтамасыз етуді тек қана жаңа ашылған екн қорларын пайдалану арқылы емес, мұнай газ және газ кен орындарын өндіру (өңдеу) саласында мұнай және газ ұңғымаларын салудың (бұрғылаудың) техникалық және технологиялық көрсеткіштерін едаур жақсарту және ғылыми- техникалық прогрестің жетістіктерін ендіру жолымен жүргізу керек.
Бұрғылау жұмыстарының техника-экономикалық көрсеткіштерінің көтерілуі мен көлемінің өсуі комплекті шараларды жүргізудің арқасында бұрғылау құралдарының жақсаруын (шыңдалуын), жаңа технологияларды ендіру, бақылау-өлшеу құралдарын, сол сияқты материалдармен химиялық реагенттері шығаруды көбейтумен қантамасыз етіледі.
Ұңғыларды бұрғылау процесі кезінде қажетті компютерлік техниканы ендіруге басты роль беріледі.
“Мұнай және газ ұңғыларын орнату” курсында құрамына қондырғысына алаңды дайындауды, бұрғы құралдармен іргетастар мен комуникация салуды (орындатуды), өнімді қабаттарды сынау мен ұңғыма оқпанын бегітуді, бұрғылау процестерін, және де ұңғыларды аяқтау проблемалар мен бұрғы қондырғыларын жаңа орынға (нүктеге) тасымалдауды (апаруды) қосатын жұмыстар комплексі (кешені). Бұған қосылатындар болып ғылыми мен техникалық қазіргі кездегі жетістіктері негізінде мұнай және газ ұңғылармен бұрғылау тәсілдері, бұрғы құралы мен оны таңдау, және әртүрлі бұрғылау жағдайларында бұрғы ертінділерін және олардың негізгі қасиеттнерін анықтау әдістері табылды. Ұңғылардың конструкциясын таңдауға және (құбырлар) колоннаны есептеу принциптеріне байланысты технологиялық есептеулер көрсетіледі. Мұнай және газ ұңғыларын орнатудағы техника-экономикалық көрсеткіштерге және экология проблемаларына аса көңіл бөлінеді.
1. Ю.В.Вадецкий. Мұнай және газ ұңғыларын бұрғылау.М.,Недра, 1988.
2. Е.Велихов.
3. А.Н.Воевода, К.В.Карапетян, В.Н.Коломацкий. Ұңғыларды шоғырлама бұрғылау кезінде аспаптарды құрастыру. М., Недра, 1987
4. К.В.Иогансен. Бұрғышы серігі..М., Недра, 1990.
5. А.Г.Калинин, А.З.левицкий, Б.А.Никитин. Мұнай және газ ұңғыларын бұрғылау технологиясы. М., Недра, 1998.
6. А.Г.Калинин, Н.А. Григорян, Б.З.Султанов. Ұңғыларды көлбейте бұрғылау. Мәліметше. М., Недра, 1990.
7. А.В.Кичигин. Мұнай және газ ұңғыларын бұрғылау технолигиясы. Дәріс конспектілері. М., 1985.
8. Н.Г.Середа, Е.М.Соловьев. Мұнай және газ ұңғыларын бұрғылау. М., недра, 1988.
9. В.И.Мищенко, Б.Н. Хахаев, М.М. Наумовец, А.В. Лоцманов. Бұрғылау қондырғыларын салу және құрастыру тәжірибесі. М., Недра, 1969.
2. Е.Велихов.
3. А.Н.Воевода, К.В.Карапетян, В.Н.Коломацкий. Ұңғыларды шоғырлама бұрғылау кезінде аспаптарды құрастыру. М., Недра, 1987
4. К.В.Иогансен. Бұрғышы серігі..М., Недра, 1990.
5. А.Г.Калинин, А.З.левицкий, Б.А.Никитин. Мұнай және газ ұңғыларын бұрғылау технологиясы. М., Недра, 1998.
6. А.Г.Калинин, Н.А. Григорян, Б.З.Султанов. Ұңғыларды көлбейте бұрғылау. Мәліметше. М., Недра, 1990.
7. А.В.Кичигин. Мұнай және газ ұңғыларын бұрғылау технолигиясы. Дәріс конспектілері. М., 1985.
8. Н.Г.Середа, Е.М.Соловьев. Мұнай және газ ұңғыларын бұрғылау. М., недра, 1988.
9. В.И.Мищенко, Б.Н. Хахаев, М.М. Наумовец, А.В. Лоцманов. Бұрғылау қондырғыларын салу және құрастыру тәжірибесі. М., Недра, 1969.
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
КАСПИЙ ҚОҒАМДЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
“Мұнай-газ ісі” кафедрасы
МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ ҰҢҒЫЛАРЫН БҰРҒЫЛАУ
Алматы 2005
КІРІСПЕ
Мұнай және газ еліміздің қалық шаруашылығында маңызды міндет
атқарады. Ауыр индустрияның дамыуы, бірінші кезекте олардың отын-
энергетикалық комплексі сияқты базалық саласы, бүкіл қалық шаруашылық
мәселелерін болашақта шешетіні сөзсіз. Академик Е.Велиховтың пікірі
бойынша, болашақтағы энергия тұтыну қабылдаудың өсуінің көп бөлігін
жабатын, кемінде XXI – ғасырдың бірінші жартысында., отының негізгі түрлері
болып табиғи газ, мұнай және көмір табылады. Казіргі кезде 23% құрайтын,
әлемдік энергобаланста табиғи газдың үлесі жаңа ғасырдың бірінші тоқсанда
30% дейін көтерілмек.
Көмірсутекті шикізат-энергетика көзінің негіздерінің бірі-еліміздің
энергетика балансы жүйесінің үштен екісін алады.
Елімізде 1988 жылға дейін мұнай және газ өнеркәсібі өте жылдам
қарқындылықпен дами бастаған. Егер 1940ж. СССР-да 31,1 млн.т. мұнай және
3,2 млрд. м3 газы өндірілсе, онда 1960 жылы мұнай өндіру 147,9 млн.т.
құрады және 45,3 млрд. м3 газы өндірілсе, онда 1960 жылы мұнай өндіру 147,9
млн.т. құрады және 45,3 млрд. м3 газ өндірілді, ал 1982 жылы мұнай өндіру
деңгейі 624 млн.т. және газ өндіру 770 млрд. м3 –ге жетті. Оның ішінде 569
млн.т. мұнай мен 616 млрд.м3 газ Pоссияда өндірілген.
Есімізде көмірсутекті өндірудің бұндай өсуі елімізде бұрғылау
жұмыстарының үлкен қарқындылықпен өсуінің арқасында мүмкін болды. Сонымен
егер 1940ж. шамамен 2 млн.метр тау жынысы бұрғыланған болса, онда
көмірсутегін өндірудің рекорды болған 1988 жылы 50 жыл млн.метр тау
жыныстарын бұрғыланған. Көп уақытқа бағытталған елімідің қалық
шаруашылығының әрі қарай дамуын ескере отырып, мұнай және газ өндіруді
қажетті деңгейге жеткізуді қамтамасыз етуді тек қана жаңа ашылған екн
қорларын пайдалану арқылы емес, мұнай газ және газ кен орындарын өндіру
(өңдеу) саласында мұнай және газ ұңғымаларын салудың (бұрғылаудың)
техникалық және технологиялық көрсеткіштерін едаур жақсарту және ғылыми-
техникалық прогрестің жетістіктерін ендіру жолымен жүргізу керек.
Бұрғылау жұмыстарының техника-экономикалық көрсеткіштерінің көтерілуі
мен көлемінің өсуі комплекті шараларды жүргізудің арқасында бұрғылау
құралдарының жақсаруын (шыңдалуын), жаңа технологияларды ендіру, бақылау-
өлшеу құралдарын, сол сияқты материалдармен химиялық реагенттері шығаруды
көбейтумен қантамасыз етіледі.
Ұңғыларды бұрғылау процесі кезінде қажетті компютерлік техниканы
ендіруге басты роль беріледі.
“Мұнай және газ ұңғыларын орнату” курсында құрамына қондырғысына
алаңды дайындауды, бұрғы құралдармен іргетастар мен комуникация салуды
(орындатуды), өнімді қабаттарды сынау мен ұңғыма оқпанын бегітуді, бұрғылау
процестерін, және де ұңғыларды аяқтау проблемалар мен бұрғы қондырғыларын
жаңа орынға (нүктеге) тасымалдауды (апаруды) қосатын жұмыстар комплексі
(кешені). Бұған қосылатындар болып ғылыми мен техникалық қазіргі кездегі
жетістіктері негізінде мұнай және газ ұңғылармен бұрғылау тәсілдері, бұрғы
құралы мен оны таңдау, және әртүрлі бұрғылау жағдайларында бұрғы
ертінділерін және олардың негізгі қасиеттнерін анықтау әдістері табылды.
Ұңғылардың конструкциясын таңдауға және (құбырлар) колоннаны есептеу
принциптеріне байланысты технологиялық есептеулер көрсетіледі. Мұнай және
газ ұңғыларын орнатудағы техника-экономикалық көрсеткіштерге және экология
проблемаларына аса көңіл бөлінеді.
1. Ұңғы туралы түсінік
Бұрғы ұңғысы деп жер бетінен төмен қарай тік немесе көлбеу адамның
қауіпсіздік салынатын цилиндр тәрізді (дөңгелек) тау-кен қазбасы. Ұңғыманың
жер бетімен қилысуы оның сағасы, ал ұңғының түбі-түбі деп аталады (1.1
сурет). Ұңғыманың бүйір беті оның қабырғасы немесе оқпаны болады. Ұңғыманың
басқа элементтері 1.1 суретте көрсетілген.
Мұнай және газ ұңғымаларының айтарлықтай ерекшеліктеріне бірнеше мың
метрге жететін үлкен тереңдігі және үлкен емес түпкі диаметрі. Әдетте
ұңғыманың бастапқы диаметрі 900 мл-ден аспайды және әр аралықта сатылы
өзгере отырып, диаметірге дейін, кейде 165 мм кішілеу болуы мүмкін.
Ұңғыманы бұрғылау кезінде тау жыныстары талқандалуы ұңғыма (түбін)
түбінің жаппай (1.1 сурет, а) немесе сақиналай түрде талқандау әдісімен
(1.1 сурет, б) жүреді. Сақина тәрізді талқандауда ұңғыма ортасында тау
жыныстарының үлгісі қалауы (керн), ол тау жынының қасиеттерін зерттеу үшін
әртүрлі аралықтан жер бетіне көтеріліп отырады.
1. сурет. Ұңғымаларды сызбасы.
а-тік ұңғымалар; 1-ұңғыманың сағасы; 2-ұңғыманың қабырғасы (оқпаны); 3-
ұңғыманың түбі; 4-ұңғыманың тереңдігі; L-ұңғыма оқпанының ұзындығы
(ұңғыманың осі бойынша); Дс-ұңғыманың диаметрі; F-ұңғыма түбінің
талқандалған ауданы; б-керн алынған ұңғыма; в-көлбеу ұңғыма; К-керн.
2. Мұнай және газ ұңғыларының атқаратын қызметіне байланысты топтасуы
(классификация)
Мұнай және газ ұңғымалары өзінің атқаратын міндетіне байланысты
тіреуіш (опорные), параметрлік, іздеуші, барлама, пайдалану және арнайы
болып бөлінеді.
Тіреуіш ұңғымалар аз зерттелген елдің ірі аймақтарындағы (Шығыс Сібір,
мысалыға мұнайгаз) тереңдікте жыиналуға қолайлы негізгі жаралу жақтарын
зерттеу, стратиграфиялық және аймақтық шөгінділердің таралуының негізгі
заңдылықтарын анықтау үшін бұрғыланады. Олар қатты жыныстардың іргебасында
дейін бұрғыланады. Тіреуіш ұңғымаларды және сол сияқты ұңғымаларды бұрғылау
кезінде алынған геологиялық-геофизикалық зерттеулердің аймақтық мұнай-
газдылығының келешектіетегі бағалауды береді және мұнай мен газдың қоры
есептеуде қолданылады.
Параметрлік ұңғымалар әсіресе үлкен тереңдікте жатқан геологиялық
қиманың құрлысын зерттеуге және келешектегі мұнайлы-газды зоналарды табу
үшін бұрғыланады. Бұл кезде қиманың стратиграфиалық, көмірсутектілердің
жиналуына қолайлы структурлардың барекендігі анықталады және мұнай және газ
қорларының болжамының бағалаудағы тіреуіш ұңғымалардың мәліметтерді түзету.
Тіреуіш ұңғымаларға қарағанда бұл ұңғымалар іздеу жұмыстарын қысқарту
мақсатында керн алу қысқартылып бұрғыланады.
Іздеуші ұңғымалар параметрлік ұңғымалар мен геофизикалық жұмыстардың
нәтижелерін ескере отырып, жаңа мұнай және газ кен орындарын ашу мақсатымен
немесе өндіріліп жатқан алаңдарда жаңа кеңіштерді табу үшін бұрғыланады. Ол
кезде геологиялық қима және арнайы қабат сынағыштардың көмегімен судың,
газдың, мұнайдың сынамасын (проба) алумен оның мұнайгаздылығын нақты
(тияқты) зерттеледі. Өнімді қабаттардан және стратиграфиялық тараулардың
шектерінен толық керн алу қарастырылады.
Барлау ұңғымалары алаңдарда іздеуіш ұңғымаларды бұрғылаумен олардың
мұнай-газдылығы анықталған сын кен орнын дәлелдеу (оконтуривание)
мақсатында және оны игеру жобасын жасау үшін керекті алғашқы мәліметтерді
жинауда бұрғыланады. Барлау ұңғымаларын бұрғылау кезінде геологиялық қиманы
зерттеу іздеуіш бұрғылауды кезіндегідей көлемде жалғастырыла береді.
Пайдалану ұңғымалары мұнай және газ кен орындарын игеру жобаларына
сәйкес бұрғыланады. Бұл категорияға сондай-ақ айдайтын(негнетательные),
бағалайтын (оценочные), бақылау және пъезометрлік ұңғымалар жатады.
Пайдалану ұңғымалары мұнай мен газды игеріліп жатқан кеніштерден
шығару және оларды жер бетіне тасымалдау үшін қолданылады. Айдайтын
ұңғымалар қабат арасына су немесе газ айдау арқылы қабаттағы қысымды
алғашқы қысым шамасында ұстап тұру үшін қолданылады; ал бақылау немесе
пъезометрлік ұңғымалар кенішті пайдалану кезінде қысымның, су мен мұнай
түйісінуінің өзгеруін жүйелі бақылау үшін қолданылады.
Арнайы ұңғымалар кен орындарында сейсмикалық әдіспен іздеу және
барлауды жүргізу үшін, жер астында газды сақтаумен оған газды айдау үшін
орын дайындау, мұнай мен газдың ашық атқылауы жою үшін қолданылады. Сонымен
қатар олар өндірістік суларды өнімсіз қабаттарға айдауға, сусыз аудандарды
бұрғыланып жатқан ұңғымаларды сумен қамтамасыз ету және т.б. үшін
қолданылады.
1.2 сурет. Терең бұрғылаудың мәліметтері бойынша жер қыртысының сызбалық
қиылысы.
Барлама бұрғылаудың тереңдік контуры: I-шельф аймағында; (зонасы) II-
қатты пайдалы қазбаларда; III-мұнай газ ұңғымаларында. 1-Жердің
гидросферасы; 2-мұхиттың базальттар; 3-фанерозойдық шөгінді және шөгінді-
вулканогендік жыныстары (жасы 500 млн.жыл); 4-“граниттік” қат-қабатшасының
кембрийге дейінгі кристалдық жыныстары (жасы 1000-3000 млн.жыл және
жоғары); 5-континетальдық “базальт” қабатның жыныстары; 6-мантия жыныстары;
7-жоғары жылдамдықты қабаттар-Конрада шекарасы (Vр = 6,6-6,8 кмс); 8-
Мохоровичича шекарасы (серпімді тербелістердің таралу жылдамдығы Vр
=8,0кмс).
Ұңғымалардың тереңдіктері кең шамаларда өзгеріп отырады: бірнеше
ондықтан (сейсмикалық ұңғымалар) біренше мың метрге дейін. Ресейде Кольск
бұғазында ең терең СГ-3 ұңғымасы бұрғыланған және ол жер қойнауын
зерттеудің өзінше зертханасы болды, сонымен қатар келешек бұрғыланатын өте
терең ұңғымаларды бұрғылау үшін жасалған құралдар мен аспаптар сынауға
мүмкіндік берді.
АҚШ-да 1974 жылы ең терең “Берта-Роджерс” ұңғымасы 9583 метр
тереңдікке бұрғыланған.
Қазіргі кезде барлау ұңғымаларының орташа тереңдігі 3000 м
шамасында, пайдалану ұңғымалары 2200 м құрайды. Минералды шикізаттардың
жаңа көздерін іздеуде адамзат теңіз шельфтері мен әлемдік мұхит түбін
игеруде.
Континентте кен орындарын барлау тереңдігі мен игеру өсіп келеді (1.2
сурет). Мұнай және газ кен орындарын барлау мен пайдалану 5-6 мың.м.
тереңдікте жүргізілуде.
Қазіргі кезде материктік жер қыртысының тереңдегі құрлысын зерттеу
бағдарламасы іс асуда. Ол тек қана жер қортындысын емес, сол сияқты оның
материктік жоғарғы мантияны жабатын қабаттарын зерттейтін біріңғай жүйе
жасауды қарастырды (Мохоровичича қабаты югослав ғылымының атымен аталған).
Америка ғылымдары теңіз түбінің тереңдігі 4-5 мыңм. жерден мұхиттан
ұңғыма бұрғылау жобасын ұсынған. Бұл кейін халықаралық жобаға айналып
кеткен.Америкалық “Гомар Челенджер” бұрғылау кемесінен барлық мұхиттарда
500-ден аса ұңғымалар жер қыртысына 100 м. дейінгі тереңдікте бұрғыланған.
(1.2сурет)
3. Ұңғылардың бұрғылаудың мұнай газ комплексі мен елдің басқа да
халықшаруашылық салаларының даму рөлі
Елімізде мұндай өндіру 1988 жылға дейін тез қарқындылықпен өсті
(1.1кесте). Ол ірі жоғары өнімді кен орындарын ашу мен игеруге берудің
арқасында және әртүрлі бағасына қарамай (көмірсутекті шикізат өндірудің
өсіуін қарқынды өткізіп) өндірістік қорлар жасау арқасында көмірсутекті
шикізат өндірудің өсуін жылдам қамтамасыз етумен жетілді. Көмірсутекті
шикізат өндіру олардың едәуір жаңалануы керектігінің негізгі себебі болды,
өйткені онымен мұнайгаз саласы соңғы жылдары кездесіп (тоғысып) отырады.
1.1 кесте. Мұнай (млн.т) және газ (млрд.м3) өндіру.
Жылдар
Өндіру 1865 1901 1940 1979 1988
АҚШ
1501 400 жер тік 250 1990
4500жоға2,6млнжер тік 512 жылғы
ры 6,4млнтеңіз тік 1243 мәліметт
4500жоға1,2млнжер көлдене503 ер
ры 1,2млнжер ң 1500
3000 көлдене
3000 ң оқпан
РЕСЕЙ
3000 4000-600Барлау,
2200 0р пайдалан
2000-142у
0 ұңғысы
Бұрғы қондырғысының бағасы
“Уралмаш” заводы
БУ 5000-8000 123млн. руб ҚБН-сіз
БУ 3200-5000 83 млн. руб ҚБН-сіз
“Баррикада” заводы
БУ 1600-2500 40 млн. руб.
Бу 1000-1600 13 млн. руб
Жүк көтерімділігі 500т. шетелдік бұрғы
қондырғыларының бағасы шамамен 8 млн. доллар.
құрайды.
1. МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ ҰҢҒЫЛАРЫН БҰРҒЫЛАУДЫҢ ТАБИҒИ ШАРТТАРЫ
1. Мұнай газ кен орнының геологиялық қимасын сипаттайтын тау жыныстары
Шөгінді тау жыныстары жер қыртысының массасының 5% шамасын мұнай және
газ кен орындары орналасатын (жиналасатын) шөгінді тау жыныстары құрайды.
Ол кристалдық және кесекті тау жыныстары. Олар бір бірінен қабаттылығымен,
жіктеуімен, кеуектілігімен және жарықшақтығымен айырылады, олардан тау
жыныстарының физика-механикалық қасиеттері тәуелді болады.
Тау жыныстарының талқандау процесіне келетін болсақ, бізге олардың
тығыздығы, беріктігі және қажағыштығы сияқты қасиеттері керек.
Тау жынысының тығыздығы кеуектілігі нольге тең кездегі оның қатты
денедегі көлем бірлігінің массасы.
Минералдардың тығыздығы 1850-5200 кгм3 аралығында (аллофанадан
магнетитке дейін), ол тау жыныстарынікі – 2100-2900кгм3 .
Көлемдік масса – ол тыныш күйде жатқан кездегі жыныстың көлем
бірлігінің массасы.
ρоб = ρГП (1-0,01 П) ρж
мұнда: П – жыныстың кеуектегі қуыстылығы, %;
Ρж – қуыстарды толтырып тұрған суықтардың тығыздығы,
кгм3 .
Тығыздықты (көллемді масса) білу ұңғының берілген тереңдіктер
аралығында тау қысымын бағалау кезінде керек.
Шегендеуіш колонаны (тізбекті) беріктікке есептерде (есептеулерде)
кезде (кейде) геостатикалық қысымның әсерін ескеруге тура келеді, демек,
жоғары жатқан тау жыныстарының массасынан түсетін қысым:
Ρгс = ρоб gz,
мұнда: Ρоб – жоғары жатқан тау жыныстарының орташа көлемдік массасы, кгм3
;
Z – ұңғының қарастырылып жатқан бөлігінің тереңдігі, м.
Ρгс =
мұнда: Пі – жыныс қабатының кеуектілігі, бірліктің үлесі;
ρск – берілген жыныстың қаңқасының тығыздығы;
hi – осы тау жынысының қабатының қалындығы, м;
ρж – қуыстардағы суқтардың тығыздығы, кгм3 ;
ρоб – жоғары жатқан тау жыныстарының көлемдік
тығыздығы, кгм3 .
Теңіз акваторияларынан ұңғыларды бұрғылағанда
Ρгс =
мұнда: Zм – теңіздің тереңдігі, м;
Ρмв – теңіз суының орта тығыздығы, кгм3.
Z = ;
Ρоб =.
Жер қыртысындағы қысым мен температура
Өзендер, көлдер және теңіздер түбіне шөккен алғашқы жыныстардың
кесектері мен тұздардан құрылған шөгінді тау жыныстарының құрамында су
болады. Шөгінді жиналудың сәтті жағдайларында кейбір аудандарда тау
жыныстарының қуысы кеңестіктерін толтыратын көмірсутектің жинау құрылады.
Гравитация заңына сәйкес көмірсутегілер кенеш аймағында былай бөлінеді:
төменгі бөліктерінде су туралы, шамалы жоғарлауда-сұйық көмірсутегілер, ең
жоғарғы бөлігінде-газ.
Суық және газ жыныстар арасындағы қуыстарда үлкен немесе кіші қысым
астында болады, оны кеуектілік (қуыстық) қысым деп атайды. Коллекторлардағы
(сіңіруші жыныстардағы) сұйық пен газдың қысымы, демек, өткізген
жыныстардағы, қабаттық қысым деп аталады.
Сызықтың заңына сүйене отырып, қабаттық қысым тереңдік көбейген сайын,
өсіп отырады:
Ρпл = ρв g Z
мұнда Ρпл – қабаттық қысым, Па ;
ρв – судың тығыздығы, кгм3 ;
g – еркін түсу үдеуі, мс;
Z – ұңғының тереңдігі, м.
Қысымның өзгеруі әдеттегі заңнан ауытқуы қабаттық қысымның
қарастырылып отырған нүктедегінің қатынасына тең аномальдіқ коэффициентпен
сипатталады:
Ка =
Егер Ка 1,0Ка1,1 аралығында болса, онда қабаттық қысым қысым
тұрақты (әдеттегіндей) деп есептеледі: Егер Ка1,1 болса, онда қабаттық
қисым аномальді жоғары болады (АВПД), ал Ка1 болса, қабаттық қысым
аномальді төмен деп есептеледі (АНПД).
Қысымның жұтылу индексі Кп деп жыныстың қабатын сумен жарудың
қысымының немесе микрожарықтықтың, қарастырылып отырған объектіден
(кешеннің) ұңғының сағасына дейінгі су бағысының қысымына қатынасы аталады:
Кп =
мұнда: Ρп – бұрғы суығының жұтылуы.
Қысымның тұрақтылық индексі Ку деп берілген ререңдіктегі тау
жынысының салыстырмалы тұрақтылығының қысымының Ρу тұщы суды бағанасының
қысымымен қатынасын атаймыз:
Ку =
мұнда: Ρу - бұрғылау ерітіндісі бағанасының қысымы.
Бұрғылау процесінің ешқандай қиындықтарсыз қалыпты өтуін (болуын)
қамтамасыз ету мына шарттарды орындауды талап етеді:
Ка
Ку
мұнда: – бұрғы ертіндісінің салыстырмасы тығыздығы.
Геостатистикалық температура
Тау жыныстарының температурасы Жердің жылу өрісінің әсерінен және
жыныстардың жату тереңдігі ауданның (аймақтың) координатасына (тарына)
байланысты құралады. Жер бетіне жақын жатқан жыныстардың кішілеу
қабаттарының үсті атмосфералық температураның өзгеруіне сәйкес маусымнан
маусымға дейін өзгеріп отырады. Терең жатқан жыныстардың температурасы
бірқалыпты (орнықты) болып қала береді және тереңдік көбейгенсайын мына
заңға сәйкес көтеріледі:
Т = То + Г ( Z - Z )
мұнда: Т – геостатикалық температура, Со ;
То – жердің бейтарап қабатының температурасы, Со ;
Г – белгілі аудан жыныстарының орташа геотермиялық
градиенті, км;
Zo – ердің бейтарап (нейтраль) қабатының тереңдігі, м;
z – ұңғы ішіндегі өлшейтін нүктенің тереңдігі, м.
Ұңғы бұрғылау процесі кезінде оның жанында жердің табиғи өрісі
бұзылады. Жуу сұйығы төмен жүрген ағуы (аққан) кезде, ол құбыр аралық
кеңестікпен жоғары көтерілетін жуу сұйығы ағысының жылуының шамалы бөлігін
өзіне тартып алады. Ағыс ұңғының түбіне жеткенде оның температурасы
геостатикалық температурадан төмен болып қалады (2.1 сурет). Ағыс (поток)
ұңғы түбінен жоғары көтерілу кезінде сол аймақтағы тау жыныстарының жылуын
алып, қыза береді. Ағыстардың температурасы теңселген кезде, жоғары шығатын
ағыс өзінің жылуын салқын(дау) жыныстарға, құбыр ішімен төменге баражатқан
ағысқа береді. Сонымен жуу сұйығының үздіксіз айналымы кезінде ұңғының
жоғарғы бөлімінің температурасы жоғарыланады, ал төменгі бөлігінің
температурасы геостатикалық температурамен салыстырғанда төмендегі (2.2.
сурет)
Төмендейтін және жоғарылайтын ағыстардың температураларының таралуы
шамамен бағалауда ВНИИКР мұнайдың экспресс-әдісімен істеуге болады
(2.1сурет)
То Твх Твых
Т, Со
1
2 3
Zc
2.1 сурет. Ұңғыдағы температураның таралу сызбасы.
1 – геостатистикалық; 2 – құбыр тізбегі ішіндегі төменге ағатын ағыстікі,
3 – құбыр аралық кеңестікпен көтерілетін ағыс.
Ұңғы түбіндегі температура Т3 шамамен тереңдіктегі геостатикалыққа тең
мұнда Zс – ұңғы түбінің тереңдігі, м.
0 40 80 120 160 Т,
0 С
2000
4000
6000
8000
10000
L,м
2.2 сурет. СГ-3 ұңғысының оқпанындағы температураның таралу графигі. 1 –
статикалық; 2 – Q = 32 лс болғанда орныққан динамикалық.
Т,
С0
160
170
160
150
12 24 36 48
t, сағ
2.3 сурет. Температураның уақытқа байланысты қалпына келуі.
Т3 = Т0 + 0,67 (Тпл - Т0)
мұнда: Тпл – ұңғы түбіндегі жыныстың геостатикалық
температурасы, С0 .
Жоғарылаған ағыстың Z1 тереңдігіндегі температурасы шамамен ұңғы
түбіндегі температураға тең
Жоғарылау ағысының ұңғыдан шығу кезіндегі температурасы
Твых = Тпл – Т3 + Т0
Төмендегі ағатын ағыстың бұрғылау құбырланының тізбегіне
кіреберісіндегі температурасы
Твх = Твых – ∆Твых
мұнда: ∆Твых – жер үстіндегі шырайлану жүйесіндегі сұйықтың
температурасының өзгеруі, К.
Жуу сұйығының шырайланасы тоқталғанан кейін температураның
геостатикалық теңесуі бірнеше тәуліктен кейін болады (келеді) (2.3 сурет).
Ұңғыдағы температураны әрдайым өлшеп отыру қажеттілігі мына
себептермен түсіндіріледі:
1. Жеңілдетілген құбырлардың беріктілік сипаттамалары температуралық
жағдайға тікелей байланысты болуы;
2. Бұрғылау және цементтеу ерітінділердің сапасына температураның әсер
етуі;
3. Түптік қозғалтқыштардың бөлшектері мен бөлек тораптарының қажалуға
төзімділігі көбінесе температураға байланыстылығы.
2. Тау жыныстарының механикалық қасиеттері
Қаттылықты сынақтаудың біреше әдістері бар белгілі. Бұрғылау процесіне
қатысты әдістің ішінде кең таралған Л.А.Шрейнер әдісі. Ол ресми түрде ГОСТ-
12288-66 деп бекітілген. Бұл әдістүбі жалпақ цилиндр тәрізді пуансонды
(штампты) тау жынысына ендіру (кигізу) кезінд болатын деформацианы өлшеуден
тұрады (2.4 сурет, 2,д). Осындай штампты беті тегіс сыналатын денеге
(үлгіге) ендіру кезінде түйісу ауданы ендіру прцесі кезінде тұрақты болып
қалады. Штамп астындағы жыныс толық талқандалмағанша штамқа түсетін салмақ
өсе береді. Талқандалған кезіндегі салмақ пен штамп түбінің ауданының
бөлімі қаттылық шамасы анықтайды.
Аз кеуектілі тығыз жыныстар үшін жазық түпті штамптың ауданы 2-3 мм2
болуы тиіс.
Ірі түйіршікті беріктіктігі төмен жәнеде кеуектілігі жоғары тау
жыныстарының қаттылығын анықтау үшін түбінің аудан 5мм2 және оданда жоғары
пуансондар қолданылады.
Қазіргі кезде тау жыныстарының механикалық қасиеттерін анықтау үшін
деформация графигін автоматты түрде жазып отыратын УМПГ-4 аспабы
шығарылған.
Әртүрлі кластағы жыныстарға арналған типтік қисқтар 2.4 суретте
көрсетілген.
Серпімді – морт жыныстардың тек қаттылығы ғана анықталады:
мұнда: Рш – штамп бойынша қаттылық, Нм2;
Р – жалпы морттық талқандау кезіндегі жынысқа түсетін
салмақ, Н;
Fш – штамптың ауданы, м2 .
2.4 сурет. Тау жыныстарына пуансонды (штампты) енгізу кезіндегі
деформацияның графигі.
а – серпімді-морт жыныстары; б – созымды-морт; в – өте созымды және
қуысты (кеуекті); г,д – пуансондар.
Жынысты талқандауға жұмсалған жұмыс пуансонның серпімділік
деформациасына жұмсалған жұмысты асып тастағанда ОАВ үшбұрышының ауданымен
анықталады.
Талқандалған жыныстың бір өлшеміне қатысты жұмыс, талқандалудың
меншікті көлемдік жұмысы деп аталады:
мұнда: Sоав – жынысты талқандауға жұмсалған жұмыс, Дж ;
А ш – штампты серпімділік деформациясына жұмсалған
жұмыс, Дж ;
Vn – талқандалған жыныстың көлемі, м3.
Созылмалы-морт жыныстар үшін серпімді және созылмалды деформациялар
орын алады. Серпімділік деформациядан созымдылық деформациясының графигі
жатық қисық түрінде болады. Осы типті жыныстар үшін ағу шегін анықтайды. Ол
үшін пуансон түбіндегі Р0 күші түскендегі кернеудің бірлігі мен
созымдылықтың энергетикалық коэффисиенті алынып мына формула арқылы
анықталады:
мұнда: Sоавс – талқандалуға дейінгі жұмсалған жалпы жұмыс, Дж;
Sоде – серпімді деформацияның талқандалуға дейінгі
жұмысы, Дж.
Пуансонды өте кеуекті немесе жоғары созылымды жыныстарға енгізуде
пуансон түбінде жыныстың жалпы талқандалуы болмайды, және қаттылықпен
созымдылықтың коэффициентік анықтау мүмкін емес. Бұл жағдайда қаттылықтың
ретінде ағу шегі алынады, ал созымдылық коэффициенті шартты түрде
шексіздікке тең деп алынады.
Тау жыныстарын деформация түріне (сипатына) қарай үш топқа бөлуге
болады (2.4 сурет): гук заңына бағынатын серпімді-морт; созылымды-морт;
созылымды.
Тау жыныстарының механаикалық қасиеттеріне байланысты пуансонды
жынысқа ендіру кезінде талқандалу аумақтарының (аудандарының) өлшемдері
әртүрлі болады (2.4 сурет, а,б,в).
Тау жыныстарының механикалық қасиеттерін пуансонды ендіру арқылы
зерттеу нәтижесінде олардың қаттылығымен созымдылығының топтастырылуы
(классификациясы) жасалған.
Барлық тау жыныстары қаттылығы бойынша 12 категорияға бөлінеді (2.1
кесте).
2.1 кесте. Тау жыныстарының қаттылығымен топтасуы (классификациясы).
Жыныстың
категгориясы 1 2 3 4 5 6
Созымдылықтың 1 1-2 2-3 3-4 4-6 6-00
коэффициенті
Тау жыныстарының қаттылығымен ағу егінің ұңғының тереңдігі көбейген
сайын өсе беретін және олардың кеуектілігі көп, ал қаттылығы атмосфералық
жағдайда төмен болса, олардың одан сайын өсе беретіндігін эксперименттік
зерттеулермен кәсіптік сынаулар көрсетіп отыр. Бұл жынысты жан-жақты қысу
кезінде микрожарықшақтардың қосылуынан және кеуектіліктің азаиуынан болады.
Сондықтан жеке түйіршіктердің арасындағы бір-біріне әрекет күштері ұлғаяды:
Тау жыныстарының қажағыштығы
Тау жыныстарының қажағыштығы деп олардың бұрғылау процесі кезінде
жынысталқандағыш құралды қажауғыш қабілетін айтады. Тау жыныстарының
қажағыштық қасиетін білу жыныс талқандағыш құралды дұрыс таңдауды, оның тау
жыныстарын талқандаудың тиімділігін көбейту мақсатында ұңғы түбінде болу
уақытын ұзартуды қамтамасыз етеді. Ақырында, бұның барлығы уақыт пен ұңғы
бұрғылаудың бағысын төмендетеді.
Тау жыныстарының қажағыштығын анықтау тәсілдерінің көптігіне қарамай,
әржақты (жан-жақты) әдісі қазірге дейін жоқ.
Қажығыштың тек қана тау жыныстарының механикалық қасиетінің жәй
көрсеткіші емес, ол үйкелетін денелердің механикалық және структуралық
қасиеттерінің жинағына байланысты. Тау жыныстарының қажағыштығы негізінен
олардың минералогиялық құрамы мен құрлысына байланысты. Жыныстарды құрайтын
минералдардың микроқаттылығының өсуіне байланысты қажағыштық үлкеиеді деген
жалпы пікірлер байқалады.
Кесекті жыныстардың ішінде үлкен қажағыштығымен кварцті құмтар мен
алевролиттер белгілі.
Тау жыныстардының қажағыштық қасиетін оның тау зертханалық әдістерінің
ішінде ең қолайлысы (жыныс талқандағыш құралға қатысты) Л.А. Шрейнердің
әдісі болады.
Бұл әдіс эталондық диаметрі 30мм және қалыңдығы 2,5мм болат дискіні
жыныс үлгісіне ендіруден тұрады. Жыныс үлгісі 4 мммин жылдамдықпен жылжып
отырады. Дискінің айналу жиілігі 300-1400 мин.-1 арасында реттеледі,
дискіні жыныс үлгісіне басатын салмақ 10-300Н. Құрайды.
Тәжірибенің нәтижесінде қажағыштың коэфициенті анықталды:
мұнда ∆V – дискінің жалпы тозуы, см3;
Р – салмақ, Н;
L – дискінің жылжуының жалпы жолы, м.
3. МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ ҰҢҒЫЛАРЫН БҰРҒЫЛАУ ТӘСІЛДЕРІ
1. Ұңғылар бұрғылау тәсілдерінің даму тарихынан.
Мұнай ұңғыларын бұрғылаудың тариқы көп ғасырларға кетеді. Құлұстау
заманында аз дәрежеде болсада, бірақ мұнай қабаттарын ашуға мүмкіндік
берген шұңғырлық немесе қазталау әдістері шақты. Қазындылар мұнай жйналуға
арналған терең емес тереңдігі шұңқырлар болып келеді. Ол заманда мұнай тек
жергілікті қажеттілік үшін пайдаланып қалынған. Мұнайдың тауар терінде
таралуына кедергі боғаны тек тасымылдау үшін арнайы құралдардың
болмағандығы.
Әзербайжандығы апшерон түбегінде ежелден қолданылып келе жатқан
мұнайды құдық әдісімен өндіруді өмірде мұнайға оған деген сұраныстың
көбейгенінен келтірді. Шетелдерде бірінші мұнай құдықтары, Д.И.Менделеевтің
мәліметі бойынша, 1858ж. пексильванияда (АҚШ) қазылған.
Бірнеше жүз жыл бұрын Қытай мен Рессейде тау жыныстарын талқандау
процесі ретінде алғаш рет бұрғылау қолданылған. Қытайлықтардың тәулігіне
0,6 метірден тереңдігі 1000 метрге дейінгі ұңғыларды бұрғылағаны белгілі.
Бұрғылау техникасы өте қарапайым болған және бұрғы мұнарасынқоса бамбуктер
жасалған. Адам денесінің салмағы түсуімен майысымды (іиілімді) балансир
үдемелі-қайтарылмалы қозғалысқа келетін. (3.1 сурет). Балансир төмен
қозғалған кезде, бұрғы қашауы өз салмағымен төмен құлайды және жынысқа
соғып, оны талқандайды.
Архив материалдарының негізінде сүйенсек, онда Ресейде 1181 жылдың
өзінде Кострома губерниясының Кадец қаласында тұзды ертінділер өндірілген.
XVI ғасырдағы “Роспись, как зачать делать новая труба на новом месте” қол
жазбасы тұзды ертінділерді өндіруде ұңғы бұрғылаудың нақты нұсқаулары
орнына жүрген.
XIX-ортасында Ресей қалаларын сумен қамтамасыз етуде терең ұңғыларды
бұрғылау кеңінен тарала бастаған. 1843ж. тау-тек инженері А.И.Узатистың
“курс горного искуства” атты тамаша еңбегі ұңғы бұрғылаудың техникасы мен
технологиясы нақтылы баянды суреттеліп, басып шығарылған.
3.1 сурет. Соққылама бұрғылаудың нобайы (ежелгі тәсіл).
1 – арқан; 2 – ролик; 3 – мачта; 4 – арқанды катушка; 5 – балансир; 6 –
салмақ; 7 – қашау.
1844жылы тау-кен мекемесінің орыс чиновнигі Ф.А.Семенов мұнай
құдықтарын тереңдетіп бұрғылау арасында оның өнімін көбейтуді ұсынады.
1848ж. бакудегі Биби-Эйбатта бірінші мұнай ұңғысы бұрғыланды, ал 1872
жылдан 1900жыл аралығында Баку ауданында (аймағында) 3000-нан астам ұңғылар
бұрғыланып, оның 1924-ті өндірістік мұнай берген.
Дүние жүзінде бірінші механикалық соққылама бұрғылауды теміржолшы
Дрейктің атымен байланыстырады. Оның бастауымен шығымы 1600 лтэу.
өндірістік мұнай беретін тереңдігі 23м. мұнай ұңғысы Пексильвания штатында
(АҚШ) бұрғыланған.
1864 жылы тамыз айында Кубанда, Киевское селосында, Анападан 42 км
жерде, Кудако өзенінің саласында отставкадағы полковник А.Н.Новосильцев
металл шегендеуші құбырларды қолданып соққылама әдісімен мұнай ұңғыларын
бұрғылай бастаған. 1866жылы тәулігіне шамамен 200т. беретін 55м.
тереңдіктен мұнай фонтаны алғашқы атқыланған. А.Н.Новосильцевтің мұнай
фонтаны Ресейдегі мұнай ісі жөніндегі техникалық революцияның шын басталуы
болды. А.Н.Новосильцевтің бастамасы. Отандағы ғылымдардың кең қолдануына
бағалануына тапты. Д.И.Менделеев жазған: “Ұңғы бұрғылау тек қана мұнай
өндіруді көбейтіп қоймай, үлкен тереңдіктен құрамында керосин бар мұнайды
өндіруге мүмкіндік берді. Кубань өлкесінен шыққан бірінші бұрғышы
А.Н.Новосильцевтің аты, менің бойынша, ресейде ұмытылмайды.”
Академик И.М.Губкин өзінің бір еңбегінде “Долина реки Кудако являеться
колыбелью нефтяной промышленности Россс” деп көрсеткен.
1964ж. 31тамызда совет қалқы еліміздің мұнай өнеркәсібінің жүз
жылдығын (туған жылы 1864 жыл деп саналады) атап өтті. 1864 жыл мұнай және
газ ұңғыларын қолмен бұрғылаудан механикалық соққылап бұрғылауға көшкен
мерзімі болып есептеледі.
Жеке өндіруден кәсіптікке, қолмен бұрғылаудан механикалыққа көшу, 1970
жылдары қол шынғырының (лебедка) орнына бұрғы қашауын іске келтіретін бу
машиналарын (қозғалтқыштарын) қолдану- бұның барлығына Ресей инжинерлері
мен ғылымдарының прогрессивтік ролі ықпал етті. Осы кездегі отандық мұнай
өндірісінің даму тарихы белгілі инженерлер мен өнертапқыштардың атымен
байланысты. Олардың ішінде С.Г.Войслова, Г.Д. Романовский, И.П.Шимановский,
И.Н.Глушков, В.В.Морковников, кейіннен дүниедегі белгілі ғалым-геологтар
А.Д.Аркангельский, К.П.Салицкий, И.М.Губкин, Д.В.Голубятников және
басқалар. Атап кететін жағдай, 1901 жылы бүкіл дүние жүзінде мұнай өндіру
22,5 млн.т. құраса, оның ішінде Рессейдің үлесі 11,3 млн.т. құрады, демек
50% жоғары.
АҚШ-та 1901 жылы мұнайға айналмалы-роторлы бұрғылауды алғаш рет
инженер Льюнс қолданды. 1848 ж. франсуз инженері Фовелл ұсынғандай,
бұрғылау үздіксіз ұңғы түбін жуумен бірге болған (жүріп отырған). Рессейде
роторлар бұрғылау 1902ж. басталған, ал Әзербайжанда XIX. Ғасырдың 20жылдары
оның соққылама әдісімен артықшылығы мойындалған.
Мұнай және газ ұңғыларын бұрғылаудың дамуының үлкен қадамы болып
түптік қозғалтқыштарды-турбобұрғыларды шығару болды.
Инженерлер М.А.Капелюшников, С.М.Волох және И.А.Корнеев 1923ж, бірінші
бірсатылы трубобұрғыларды шығарған. Сонымен, қозғалтқышты тікелей қашауға
жеткізу деген ғылыми ойлар іске аса бастады. Трубиналық бұрғылауда бұрғы
колонасы (тізбегі) айналмайды, бұрғы қондырғысының айналдыруға жұмсайтын
қуат азаяды, бұрғы құбырларының жұмыс жақсарады, бұның арқасында олардың
және шегендеуші құбырлардың тозуы төмендейді.
Бірақ бірінші бірсатылы трубобұрғылардың қуаты жеткіліксіз, айналдыру
момент аз және бұрғылау қашауының тез тозуына әкелетін үлкен айналу жиілігі
орын алды. Алғашқы кезеңде турбиналық бұрғылау әдіске орын беріп, оны
қолданудан бас тартуға тура келді.
Құрамында П.П.Шулинов, Р.А.Иоанесян, Ә.И.Тагиев, М.Т.Гуеман бар совет
инженерлерінің тобы 1933ж. П.П.Шумиловтың жасаған көпсатылы трубобұрғылар
теориясы негізінде, 100 және одан көп сатылып, үлкен айналдыру моменті мен
төмендеу жиілікті айналу белгілі бар қуаты трубобұрғыларды ұсынады.
Совет Одағы жаңа алдыңғы қатарлы бұрғылаудың бастаушысы болды. Ол
Батыс Сібір мұнай және газ кен орындарын игеруге қиын жерлерде көлбеу
ұңғыларды және шоқталған бұрғылауда турбиналық бұрғылау ерекшеліктері аса
сезіледі.
1937 жылы СССР-де А.В. Александров, Н.Г. Григорян, А.П. Островский
және басқа инженерлермен алғаш рет электробұрғы шығарылып өндірісте
қолданылды. Ол үлкен тереңдікте бұрғы ерітіндісінің ішінде бұрғы ұңғысында
жұмыс істейтін асинхронды үш үш фазалық электрқозғалтқыш болатын.
Түптік гидравликалық қозғалтқыштар жетілдірудің бір бағыты,
трубобұрғыдан өзгеше жұмыс принципі мен үлкен айналдырудың моментімен қоса,
айналу жиілігі аз, көлемді түптік қозғалтқыш жасау болатын. Осыған ұқсас
түптік виьетті (бұрандалы) қозғалтқышты 1966 жылы ВНИИБТ-тің Перімдегі
бөлімінің құрамында М.Т.Гусман, С.С.Николаев, Ю.В.Захаров, В.Н.Меньшин және
И.Д.Деркач бар ғылымдар мен инженерлер тобы жасап шығарды.
Қазіргі кезде бұл қозғалтқыш көлденең ұңғыларды бұрғылау елімізде және
шет елде өте жетісті (жемісті) қолданылуда.
3.2. Ұңғыларды бұрғылау тәсілдері
Тау жыныстарының талқандалуы механикалық, термиялық (жылулық),
электрұшқынды және химиялық әсерлердің арқасында болуы мүмкін. Қазіргі
кезде өндірісте тау жыныстарын тек механикалық әсер ететін әдістер
қолданылады. Қалған әдістер эксперименттік зерттеулер сатысында.
Жыныс талқандағыш құралдың жүру сипатына байланысты механикалық
бұрғылау әдістері мынадай түрлерге топтасады:
1. Ұңғыларды соққылап бұрғылау әдісі. Бұл әдіс, мұнай және газ ұңғыларын
бұрғылауда көп елдерде, АҚШ-ты қоса, қолданылған. Ал біздің елде 40-шы
жылдардан бастап енді қолданылмайды. Бірақ инженерлік-геологиялық
іздеулерде соққылап бұрғылау кең таралған.
2. айналмалы бұрғылау әдісі: а) роторлы бұрғылау; б) түптік
қозғалтқыштармен бұрғылау.
3. Ұңғыларды айнал-соқ әдісімен бұрғылау.
Соққылап бұрғылау әдісі. Бұл әдістің түрлерінің ішінде XIX-ғасырдың
аяғында кеңімен таралған арқанды-соққылама әдісі болған. Ол әдіс мынадан
тұрады. (3.2 сурет). Тау жынысының талқандалуы балансирге бегітілген
шығршықтар мен мұнара басында орналасқан шығыршық арқылы өтетін арқанға
ілінген қашау арқылы болады. Арқанның екінші ұшы (шеті) жығындың
(лебедканың) барабанына бекітіледі. Мотормен қозғалысқа келетін кривошипті-
шатунды механизм арқылы балансир қашауға қайтарылымды-үдемелі қозғалыс
береді. Қашау төмен жылжығанда жыныспен кездесу кезінде (жерінде)
таужыныстарының талқандалуы болады (белгі тәрізді). Қашауды ұңғы түбінен
көтерілген кезде аздап бұру арқылы, ұңғы түбіндегі тау жыныстары түптің
толық ауданы бойынша талқандалды. Ұңғы түбі талқандалған тау жыныстарының
ұсақ бөлшектерінен (түйіршектер) ұңғыға таратылдық арқан арқылы түсетін
төменгі жағында клапаны бар ұзын шелек тәрізді желонкамен (қауға) мезгіл-
мезгіл тазаланып тұрады. Тазалаудың сапасын жақсарту мақсатында ұңғы
түбіндегі шламды (түйіршіктер) сумен ылғалдап отырады.
3.2 сурет. Арқанды-соққылама бұрғылау әдісінің сызбасы.
Сонымен механикалық бұрғылау процесінің соққылама әдісі үзінді
(үзілісті) болады және жалғас жүретін екі фазада тұрады: жыныстарды
талқандау және оны сыртқа шығару. Олар қосымша уақытты талап етеді.
Соққылама бұрғылау әдісінің артықшылығы:
- қашаудың ұңғы түбіне еркін құлау кезінде ұңғы оқпанының тіктігін ,
қамтамасыз ету;
- ұңғыда су бағанасының жоқтығы аномальді төмен қабат қысымдығы мұнай
–газды қабаттарды ашуға мүмкіндік береді;
- жынысталқандағыш құралдың тез тозбауы қашаудың көбірек жұмыс істеуіне
мүмкіндік береді;
- бұрғы құрылғыларының (аспаптарының) бағаларының төмендігі; Соққыма
әдісімен бұрғылаудың кешіліктері:
- шөгінді жыныстарды бұрғылауда комерциялық бұрғылау жылдамдығының төмен
болуы, әдетте 60-120 мст.ай, ұңғыларды бұрғылауда үлкен шығындар
болуына әкеледі.
- Жоғары қабаттық қысымды қабаттарды ашу кезінде болатын жойылмайтын
қиындықтар;
- Ұңғы оқпанын бегіту үшін кететін көпмөлшердегі шегіндеуші колонна 1м.
бұрғылауға кететін металдың шығынын едәуір көбеюіне әкеледі.
Совет өкіметі мұнай өнеркәсібін өз қолына алғаннан кейін прогресивті
айналмалы бұрғылауды кеңінен ендіру мақсатында шешуші бағыт алып, 30-шы
жылдардың басынан соққылама әдіспен бұрғылауды толық ығыстырды. Соққылама
әдіспен бұрғылау суға ұңғыларды бұрғылауда және су төмендету, құрлыс
жұмыстарында, тау-кен өнеркәсібінде және басқа жағдайларда қолданылады.
АҚШ-та, жекеменшік кәсіптік жағдайларда, пайда табудың оңай жолы
ретінде, бұрғы аспаптарына шығынды азайту мақсатында соққылау әдіспен
бұрғылау мұнай өнеркәсібінде әлі қолданылады. Кейде оны айналмалы бұрғылау
процессінде кезінде кездесетін төмен қабаттық қысымы бар өнімді қабаттарды
ашуда қолданылады. Айналмалы бұрғылау. Айналмалы бұрғылау кезінде тау
жынысының талқандаулы қашауға түсетін осьтік күшпен айналдырушы моменттің
әсерінен болады.Осьтік күш қашау үстінде орналасқан ауырлатылған бұрғы
құбырларының салмағымен (массасымен) құралады, айналдырушы момент қашауға
ротормен бұрғы құбырлар колонасы немесе тікелейқашаудың түсінде орнатылған
түптік қозғалтқыштың валы арқылы берілді. Осьтік күштің әсерімен қашаудың
жынысталқандағыш элементтері жынысқа ендіріледі, ал оны айналдырушы момент
әсерімен айналдырған кезде олар жынысты кеседі.
Айналмалы бұрғылауда бұрғы ертіндісі тұйық шыр айналуда болады. Бұрғы
ертіндісі жоғарыдан ұңғы ішіне сораптармен ұңғы түбін талқандалған
түйіршіктерден тазарту үшін айдалады (3.3 сурет). Сонымен, айналмалы
бұрғылау кезінде тау жыныстарының талқандалуы мен лоарды ұңғы түбінен
шығару процестері бір уақытта жүріп отырады.
Бұрғы ертіндісі қабылдау ыдысынан 16 сораппен (насос) 13 айдау
желісіне 17 беріліп, стояк (тірек) 18, бұрғы шлангі 19, вертлюг (ұршық) 9
және бұрғы құбырлары 1 арқылы қашауға 2 беріледі. Қашаудың жуу тесіктерінен
шыға бере, ол талқандалған түйіршіктерді ілестіріп, құбыраралық кеңестікпен
ұңғының сағасына шығарады. Одан әрі бұрғы ертіндісі тазалау құрылғыларына
15 барады. Бұл жерде бұрғы ертіндісі талқандалған түйіршіктерден арылып
(тазаланып), қайтадан қабылдау ыдысына бароады.
Шыр айналымда жүрген бұрғы ертіндісі тау жыныстарының тиімді
талқандалуына әсерін тигізеді және қашауды суытады. Осы кезде бұрғы
ертіндісінің бағанасы (столб) қабаттық флюидтердің атқылауынан және
опырылудан сақтандырып, ұңғы қабырғасына қарсы қысым тудырады. Одан басқа
ол тау және қабаттық флюиднен өзара физика-механикалық әсерілерінәтижесінде
ұңғы қабырғасын тығындауға және қатайтыуға әрекет етеді.
Сол себепті ұңғыны соққылама әдісімен бұрғылауға қарағанда, мұнда
ұңғыға түсірілетін шегендеуші колонаның саны аз болады. Тозған қашауды
ауыстыру үшін бұрғы құбырлары 2 немесе 3-тен жалғастырылып (свеча) бұрғы
тізбесі көтеріледі және оларды мұнара ішіне қояды, содан кейін сол
тәртіппен керісінше жаңа қашаумен төмен түсіріледі.
Бұрғы тізбегін (колоннасын) көтеріп-түсіру бұрғы көтеру аспаптарының
көмегімен жүргізіледі: бұрғы мұнарасы 4, шығыр (лебедка) 7, коронблок 7
қосылған таль жүйесі, таль блогі 5, арқан 6 және ілмек 8 (3.3 сурет).
Геологиялық шарттарға байланысты, ұңғыны белгілі тереңдікке дейін
бұрғылаған соң, ұңғы оқпаны бір немесе бірнеше шегіндеуші колоналарды
түсіру арқылы бекітіледі және сонынан цементтеледі.
Ұңғының ең жоғарғы бөлігіндегі, арнайы жасалған ашық шахтаға бағыттаушы
деп аталатын қысқа болат құбыр қондырылады және ол бетондалады. Бағыттау
құбыры бұрғылау ертіндісі көтерілген кезде жер деңгейінен бұрғы
қондырғысының еденіне дейін және ары қарай науаға түсіп, одан кейін тазалау
құрылғыларына баратын ұңғының сағасын шайылып кетуден сақтайды.
3.3 сурет. Айналмалы бұрғылаудағы бұрғы ертіндісінің шырайлану сызбасы.
1 – бұрғы тізбегі (колонка); 2 – қашау; 3 – кронблок; 4 – мұнара; 5 – таль
блогі; 6 – арқан; 7 – шығыр (лебедка), 8 – ілмек; 9 – ұршық (вертлюг); 10 –
жетекші құбыр; 11 – ротор; 12 – қозғалтқыш; 13 – бұрғы сорапы; 14 – науа;
15 – вибро елек; 16 – сораптың қабылдау ыдысы; 17 – сораптың айдау желісі;
18 – стояк; 19 – бұрғы шлангасы; 20 – шегендеуші тізбек; 21-кондуктор.
Ұңғыны бағыттау құбырынан кейін кондуктор деп аталатын бірінші
шегендеуші колонна 21 үшін әрі қарай бұрғылайды, ол үшін бағыттау құбырынан
еркін өтетін қашау қолданылады. Кондукторды түсіргеннен кейін ұңғының
қабырғасы мен кондуктордың арасындағы кеңестік цемент ертіндісімен
толтырылады, ол бірнеше уақыттан кейін қатып, кондуктордың жанында берік
қоршау жасайды. Әрі қарай кондуктордан өтетін кіші диаметрлі қашаумен
бұрғылана береді.Бұрғылау шартына байланысты ұңғыға толық немесе жарым
жартылай (аралық құбырлар тізбегі) цементтелетін аралық құбырлар тізбегі
түсіріулі мүмкін. өнімді қабатқа дейін бұрғылауды аяқтаған соң, ұңғыға
пайдалану құбырларын (колоннасын) түсіреді. Олармен өнімді суық немесе газ
жоғарыға тасымалданады.
Мұнайлы газды және сулы қабаттарды бір-бірімен сенімді айыру
(бөлектеу) және қабаттық сұйықтықтардың араласуын болдырмауды пайдалану
құбырларын белгілі бекіттікте цементтеу қамтамасыз етеді: Өнімді қабатты
құбырларға қосу үшін оның төменгі бөлігінен тесіктер жасалады, олар арқылы
қабаттық сұйықтықтар (флюидтер) ұңғыға түседі.
Соққылама бұрғылауға қарағанда айналмалы бұрғылаудың мынадай
ерекшіліктері болады:
1) тау жыныстарының талқандалуы мен олардың ұңғы түбінен жер бетіне
шығарылуы процесі бір мезгілде болғандықтан өнімді болады;
2) 1м бұрғылауға кететін металдың шығынын азайтатын ұңғыға түсірілетін
шегендеуші құбылардың көп жұмсалмалуы;
3) аномальді жоғары қабаттық қысымды қабаттарды ашуға мүмкіндік беретін
оның жан-жақтылығы;
4) Ұңғының үлкен тереңдіктерге жетуіне мүмкіндік беретін бұрғы
қондырғысының үлкен қуаттылығы.
3.3 Ұңғы орнату (бұғылау) циклі.
Бұрғы қондырғысын орнату алаңын дайындау бастап, бұрғы құрылғыларын
бөлшектеу (демонтаждау) мен жаңа бұрғылау нүктесіне дейін тасымалдаумен
бітетін жұмыстар жинағын (комплексін) ұңғы орнату циклідеп атайды. Ол
келесі кезеңдерден тұрады:
1) ұңғы орнатуға дайындық жұмыстар; жлдар салу, комуникация жүргізу,
бұрғы қондырғысына алаң дайындау, жердің құнарлы қабатын жинау, бұрғы
құрылымдарын жеткізу;
2) бұрғы құрлымдарын (құрылғыларын) монтаждау (құрастыру); іргетастар
орнату және оларға құрлымдарын блоктарын орналастыру, бұрғы мұнарасын
монтаждау (құрастыру) мен шыр айналыс жүйесін жасау, шаруашылық бөлмелерді
орналыстыру;
3) ұңғы бұрғылауға дайындық жұмыстар: бағыттауыш құбырды орнату, таль
жүйесін жабдықтау, шурф қазу (бұрғылау) (тереңдігі 15-20м. көлбеу ұңғы)
және оған жетекші құбырды түсіріп-шығару жұмыстары кезінде ішіне түсіріп
қоятын шегендеуші құбырды орнату, бұрғы мұнарасын цементтеу және басқалар;
4) ұңғы оқпанын бұрғылау, оны шегендеуші құбырлармен бегіту және
қабаттарды айыру, құнарлы (өнімді) горизонттарды сынау;
5) құнарлы (өнімді) қабаттарды ашу, сынау және ұңғыны пайдалануға беру;
6) бұрғы құрылғыларын бөлшектеу (демонтаж);
7) құрылғыларды жаңа жерге (нүктеге) тасымалдау, жердің құнарлы
қабаттарын рекультивациялау.
Жұмыстардың барлық түрі мекемеаралық (ведомоствоаралық) құжаттардың
талаптарына сай жүргізіледі: Мұнай, газ және газконденсаты кен
кенорындарында ұңғы бұрғылау жұмыстарын жүргізудің біріңғай техникалық
ережесі, мұнай-газ өндіру өнеркәсібіндегі қауіпсіздік ережелері.
4 ЖЫНЫСТАЛҚАНДАУШЫ АСПАП
4.1 Жынысталқандашы аспаптың қолданылуы мен топтасуы
Мұнай және газ ұңғыларының тереңдігі тау жыныстарының ұңғы түбінде
механикалық түрде (жолмен) талқандаумен болады. Жыныстың талқандалуына
берілетін энергия жынысқа қозғалтқыштан жынысталқандағыш аспап арқылы
беріледі. Сонымен жынысталқандауышы аспап жынысты талқандау мақсатында
шоғырланған энергия беру арқылы әсерлетеді.
Қолданылуы бойынша жынысталқандағыш аспапты үш топқа бөлуге болады:
бұрғылау, технологиялық және арнайы.
4.1 кесте. Жынысталқандаушы аспаптың түрлері.
жынысталқандаушы аспап
бұрғылау технологиялық арнайы
Жаппай Сақиналы Ұңғы Ұңғы Цемент
түпті бұрғылау оқпанын қабырғасынстаканын
бұрғылаүшін: кеңейту түзеу, бұрғылау,
у үшін: үшін: бұрғылау жаңа
колонасын оқпан
тіктеу салу
үшін: үшін:
БұрғылаКернқабылКеңейткіштеКали браторНайза
у дағыш р, лар тәрізді
қашаулааспаптар тұрақтандыр бұрғы,
ры (колонкалғыштар, фрезерлер
ы (стабилизат
снарядтарор)
), тіктеуіштер
Бұрғылау
ұштары
Тау жынысына әсер ету сипатына байланысты жынысталқандаушы аспаптар
мына түрлерін көрсетуге болады:
- кесіп-сындырушы бұрғылау қашаулары мен бұрғы ұштары: қалақшалы
қашаулар мен бұрғы ұштары, ИСМ (институт сверхтвердых материалов)
жабдықталған қатты қоспалы ендірмесі (вставки) бар қашаулар мен ұштар
(4.1, 4.2, 4.3 суреттер);
- ұстап-сындырушы бұрғылау қашаулары мен бұрғы ұштары. Бұл түрге негізгі
жынысталқандауыш және әртүрлі қаттылықтықажағышты түрлі жыныстауды
бұрғылауға арналған шарошкалы қашаулар жатады. Шығарылатын қашаулардың
барлық түрінің 90% тік шарошкалы қашаулар құрайды. (4.4, 4.5, 4.6
суреттер)
- кесіп-ұнтақтайтын бұрғылау қашауларымен бұрғы ұштары. Бұл түрге
алмасты қашаулар мен ұштар, сол сияқты ИСМ қашаулары мен ұштар жатады.
Олардың жұмыс бөліктерінің конструкциясы алмас қашауларға ұқсас келеді
(сурет 4.10).
4.1 сурет. Поликристалды алмасты пластинамен
жабдықталған қатты қоспалы ендірмелер.
1 – қатты қоспалы ендірме; 2 – приставк ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
КАСПИЙ ҚОҒАМДЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
“Мұнай-газ ісі” кафедрасы
МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ ҰҢҒЫЛАРЫН БҰРҒЫЛАУ
Алматы 2005
КІРІСПЕ
Мұнай және газ еліміздің қалық шаруашылығында маңызды міндет
атқарады. Ауыр индустрияның дамыуы, бірінші кезекте олардың отын-
энергетикалық комплексі сияқты базалық саласы, бүкіл қалық шаруашылық
мәселелерін болашақта шешетіні сөзсіз. Академик Е.Велиховтың пікірі
бойынша, болашақтағы энергия тұтыну қабылдаудың өсуінің көп бөлігін
жабатын, кемінде XXI – ғасырдың бірінші жартысында., отының негізгі түрлері
болып табиғи газ, мұнай және көмір табылады. Казіргі кезде 23% құрайтын,
әлемдік энергобаланста табиғи газдың үлесі жаңа ғасырдың бірінші тоқсанда
30% дейін көтерілмек.
Көмірсутекті шикізат-энергетика көзінің негіздерінің бірі-еліміздің
энергетика балансы жүйесінің үштен екісін алады.
Елімізде 1988 жылға дейін мұнай және газ өнеркәсібі өте жылдам
қарқындылықпен дами бастаған. Егер 1940ж. СССР-да 31,1 млн.т. мұнай және
3,2 млрд. м3 газы өндірілсе, онда 1960 жылы мұнай өндіру 147,9 млн.т.
құрады және 45,3 млрд. м3 газы өндірілсе, онда 1960 жылы мұнай өндіру 147,9
млн.т. құрады және 45,3 млрд. м3 газ өндірілді, ал 1982 жылы мұнай өндіру
деңгейі 624 млн.т. және газ өндіру 770 млрд. м3 –ге жетті. Оның ішінде 569
млн.т. мұнай мен 616 млрд.м3 газ Pоссияда өндірілген.
Есімізде көмірсутекті өндірудің бұндай өсуі елімізде бұрғылау
жұмыстарының үлкен қарқындылықпен өсуінің арқасында мүмкін болды. Сонымен
егер 1940ж. шамамен 2 млн.метр тау жынысы бұрғыланған болса, онда
көмірсутегін өндірудің рекорды болған 1988 жылы 50 жыл млн.метр тау
жыныстарын бұрғыланған. Көп уақытқа бағытталған елімідің қалық
шаруашылығының әрі қарай дамуын ескере отырып, мұнай және газ өндіруді
қажетті деңгейге жеткізуді қамтамасыз етуді тек қана жаңа ашылған екн
қорларын пайдалану арқылы емес, мұнай газ және газ кен орындарын өндіру
(өңдеу) саласында мұнай және газ ұңғымаларын салудың (бұрғылаудың)
техникалық және технологиялық көрсеткіштерін едаур жақсарту және ғылыми-
техникалық прогрестің жетістіктерін ендіру жолымен жүргізу керек.
Бұрғылау жұмыстарының техника-экономикалық көрсеткіштерінің көтерілуі
мен көлемінің өсуі комплекті шараларды жүргізудің арқасында бұрғылау
құралдарының жақсаруын (шыңдалуын), жаңа технологияларды ендіру, бақылау-
өлшеу құралдарын, сол сияқты материалдармен химиялық реагенттері шығаруды
көбейтумен қантамасыз етіледі.
Ұңғыларды бұрғылау процесі кезінде қажетті компютерлік техниканы
ендіруге басты роль беріледі.
“Мұнай және газ ұңғыларын орнату” курсында құрамына қондырғысына
алаңды дайындауды, бұрғы құралдармен іргетастар мен комуникация салуды
(орындатуды), өнімді қабаттарды сынау мен ұңғыма оқпанын бегітуді, бұрғылау
процестерін, және де ұңғыларды аяқтау проблемалар мен бұрғы қондырғыларын
жаңа орынға (нүктеге) тасымалдауды (апаруды) қосатын жұмыстар комплексі
(кешені). Бұған қосылатындар болып ғылыми мен техникалық қазіргі кездегі
жетістіктері негізінде мұнай және газ ұңғылармен бұрғылау тәсілдері, бұрғы
құралы мен оны таңдау, және әртүрлі бұрғылау жағдайларында бұрғы
ертінділерін және олардың негізгі қасиеттнерін анықтау әдістері табылды.
Ұңғылардың конструкциясын таңдауға және (құбырлар) колоннаны есептеу
принциптеріне байланысты технологиялық есептеулер көрсетіледі. Мұнай және
газ ұңғыларын орнатудағы техника-экономикалық көрсеткіштерге және экология
проблемаларына аса көңіл бөлінеді.
1. Ұңғы туралы түсінік
Бұрғы ұңғысы деп жер бетінен төмен қарай тік немесе көлбеу адамның
қауіпсіздік салынатын цилиндр тәрізді (дөңгелек) тау-кен қазбасы. Ұңғыманың
жер бетімен қилысуы оның сағасы, ал ұңғының түбі-түбі деп аталады (1.1
сурет). Ұңғыманың бүйір беті оның қабырғасы немесе оқпаны болады. Ұңғыманың
басқа элементтері 1.1 суретте көрсетілген.
Мұнай және газ ұңғымаларының айтарлықтай ерекшеліктеріне бірнеше мың
метрге жететін үлкен тереңдігі және үлкен емес түпкі диаметрі. Әдетте
ұңғыманың бастапқы диаметрі 900 мл-ден аспайды және әр аралықта сатылы
өзгере отырып, диаметірге дейін, кейде 165 мм кішілеу болуы мүмкін.
Ұңғыманы бұрғылау кезінде тау жыныстары талқандалуы ұңғыма (түбін)
түбінің жаппай (1.1 сурет, а) немесе сақиналай түрде талқандау әдісімен
(1.1 сурет, б) жүреді. Сақина тәрізді талқандауда ұңғыма ортасында тау
жыныстарының үлгісі қалауы (керн), ол тау жынының қасиеттерін зерттеу үшін
әртүрлі аралықтан жер бетіне көтеріліп отырады.
1. сурет. Ұңғымаларды сызбасы.
а-тік ұңғымалар; 1-ұңғыманың сағасы; 2-ұңғыманың қабырғасы (оқпаны); 3-
ұңғыманың түбі; 4-ұңғыманың тереңдігі; L-ұңғыма оқпанының ұзындығы
(ұңғыманың осі бойынша); Дс-ұңғыманың диаметрі; F-ұңғыма түбінің
талқандалған ауданы; б-керн алынған ұңғыма; в-көлбеу ұңғыма; К-керн.
2. Мұнай және газ ұңғыларының атқаратын қызметіне байланысты топтасуы
(классификация)
Мұнай және газ ұңғымалары өзінің атқаратын міндетіне байланысты
тіреуіш (опорные), параметрлік, іздеуші, барлама, пайдалану және арнайы
болып бөлінеді.
Тіреуіш ұңғымалар аз зерттелген елдің ірі аймақтарындағы (Шығыс Сібір,
мысалыға мұнайгаз) тереңдікте жыиналуға қолайлы негізгі жаралу жақтарын
зерттеу, стратиграфиялық және аймақтық шөгінділердің таралуының негізгі
заңдылықтарын анықтау үшін бұрғыланады. Олар қатты жыныстардың іргебасында
дейін бұрғыланады. Тіреуіш ұңғымаларды және сол сияқты ұңғымаларды бұрғылау
кезінде алынған геологиялық-геофизикалық зерттеулердің аймақтық мұнай-
газдылығының келешектіетегі бағалауды береді және мұнай мен газдың қоры
есептеуде қолданылады.
Параметрлік ұңғымалар әсіресе үлкен тереңдікте жатқан геологиялық
қиманың құрлысын зерттеуге және келешектегі мұнайлы-газды зоналарды табу
үшін бұрғыланады. Бұл кезде қиманың стратиграфиалық, көмірсутектілердің
жиналуына қолайлы структурлардың барекендігі анықталады және мұнай және газ
қорларының болжамының бағалаудағы тіреуіш ұңғымалардың мәліметтерді түзету.
Тіреуіш ұңғымаларға қарағанда бұл ұңғымалар іздеу жұмыстарын қысқарту
мақсатында керн алу қысқартылып бұрғыланады.
Іздеуші ұңғымалар параметрлік ұңғымалар мен геофизикалық жұмыстардың
нәтижелерін ескере отырып, жаңа мұнай және газ кен орындарын ашу мақсатымен
немесе өндіріліп жатқан алаңдарда жаңа кеңіштерді табу үшін бұрғыланады. Ол
кезде геологиялық қима және арнайы қабат сынағыштардың көмегімен судың,
газдың, мұнайдың сынамасын (проба) алумен оның мұнайгаздылығын нақты
(тияқты) зерттеледі. Өнімді қабаттардан және стратиграфиялық тараулардың
шектерінен толық керн алу қарастырылады.
Барлау ұңғымалары алаңдарда іздеуіш ұңғымаларды бұрғылаумен олардың
мұнай-газдылығы анықталған сын кен орнын дәлелдеу (оконтуривание)
мақсатында және оны игеру жобасын жасау үшін керекті алғашқы мәліметтерді
жинауда бұрғыланады. Барлау ұңғымаларын бұрғылау кезінде геологиялық қиманы
зерттеу іздеуіш бұрғылауды кезіндегідей көлемде жалғастырыла береді.
Пайдалану ұңғымалары мұнай және газ кен орындарын игеру жобаларына
сәйкес бұрғыланады. Бұл категорияға сондай-ақ айдайтын(негнетательные),
бағалайтын (оценочные), бақылау және пъезометрлік ұңғымалар жатады.
Пайдалану ұңғымалары мұнай мен газды игеріліп жатқан кеніштерден
шығару және оларды жер бетіне тасымалдау үшін қолданылады. Айдайтын
ұңғымалар қабат арасына су немесе газ айдау арқылы қабаттағы қысымды
алғашқы қысым шамасында ұстап тұру үшін қолданылады; ал бақылау немесе
пъезометрлік ұңғымалар кенішті пайдалану кезінде қысымның, су мен мұнай
түйісінуінің өзгеруін жүйелі бақылау үшін қолданылады.
Арнайы ұңғымалар кен орындарында сейсмикалық әдіспен іздеу және
барлауды жүргізу үшін, жер астында газды сақтаумен оған газды айдау үшін
орын дайындау, мұнай мен газдың ашық атқылауы жою үшін қолданылады. Сонымен
қатар олар өндірістік суларды өнімсіз қабаттарға айдауға, сусыз аудандарды
бұрғыланып жатқан ұңғымаларды сумен қамтамасыз ету және т.б. үшін
қолданылады.
1.2 сурет. Терең бұрғылаудың мәліметтері бойынша жер қыртысының сызбалық
қиылысы.
Барлама бұрғылаудың тереңдік контуры: I-шельф аймағында; (зонасы) II-
қатты пайдалы қазбаларда; III-мұнай газ ұңғымаларында. 1-Жердің
гидросферасы; 2-мұхиттың базальттар; 3-фанерозойдық шөгінді және шөгінді-
вулканогендік жыныстары (жасы 500 млн.жыл); 4-“граниттік” қат-қабатшасының
кембрийге дейінгі кристалдық жыныстары (жасы 1000-3000 млн.жыл және
жоғары); 5-континетальдық “базальт” қабатның жыныстары; 6-мантия жыныстары;
7-жоғары жылдамдықты қабаттар-Конрада шекарасы (Vр = 6,6-6,8 кмс); 8-
Мохоровичича шекарасы (серпімді тербелістердің таралу жылдамдығы Vр
=8,0кмс).
Ұңғымалардың тереңдіктері кең шамаларда өзгеріп отырады: бірнеше
ондықтан (сейсмикалық ұңғымалар) біренше мың метрге дейін. Ресейде Кольск
бұғазында ең терең СГ-3 ұңғымасы бұрғыланған және ол жер қойнауын
зерттеудің өзінше зертханасы болды, сонымен қатар келешек бұрғыланатын өте
терең ұңғымаларды бұрғылау үшін жасалған құралдар мен аспаптар сынауға
мүмкіндік берді.
АҚШ-да 1974 жылы ең терең “Берта-Роджерс” ұңғымасы 9583 метр
тереңдікке бұрғыланған.
Қазіргі кезде барлау ұңғымаларының орташа тереңдігі 3000 м
шамасында, пайдалану ұңғымалары 2200 м құрайды. Минералды шикізаттардың
жаңа көздерін іздеуде адамзат теңіз шельфтері мен әлемдік мұхит түбін
игеруде.
Континентте кен орындарын барлау тереңдігі мен игеру өсіп келеді (1.2
сурет). Мұнай және газ кен орындарын барлау мен пайдалану 5-6 мың.м.
тереңдікте жүргізілуде.
Қазіргі кезде материктік жер қыртысының тереңдегі құрлысын зерттеу
бағдарламасы іс асуда. Ол тек қана жер қортындысын емес, сол сияқты оның
материктік жоғарғы мантияны жабатын қабаттарын зерттейтін біріңғай жүйе
жасауды қарастырды (Мохоровичича қабаты югослав ғылымының атымен аталған).
Америка ғылымдары теңіз түбінің тереңдігі 4-5 мыңм. жерден мұхиттан
ұңғыма бұрғылау жобасын ұсынған. Бұл кейін халықаралық жобаға айналып
кеткен.Америкалық “Гомар Челенджер” бұрғылау кемесінен барлық мұхиттарда
500-ден аса ұңғымалар жер қыртысына 100 м. дейінгі тереңдікте бұрғыланған.
(1.2сурет)
3. Ұңғылардың бұрғылаудың мұнай газ комплексі мен елдің басқа да
халықшаруашылық салаларының даму рөлі
Елімізде мұндай өндіру 1988 жылға дейін тез қарқындылықпен өсті
(1.1кесте). Ол ірі жоғары өнімді кен орындарын ашу мен игеруге берудің
арқасында және әртүрлі бағасына қарамай (көмірсутекті шикізат өндірудің
өсіуін қарқынды өткізіп) өндірістік қорлар жасау арқасында көмірсутекті
шикізат өндірудің өсуін жылдам қамтамасыз етумен жетілді. Көмірсутекті
шикізат өндіру олардың едәуір жаңалануы керектігінің негізгі себебі болды,
өйткені онымен мұнайгаз саласы соңғы жылдары кездесіп (тоғысып) отырады.
1.1 кесте. Мұнай (млн.т) және газ (млрд.м3) өндіру.
Жылдар
Өндіру 1865 1901 1940 1979 1988
АҚШ
1501 400 жер тік 250 1990
4500жоға2,6млнжер тік 512 жылғы
ры 6,4млнтеңіз тік 1243 мәліметт
4500жоға1,2млнжер көлдене503 ер
ры 1,2млнжер ң 1500
3000 көлдене
3000 ң оқпан
РЕСЕЙ
3000 4000-600Барлау,
2200 0р пайдалан
2000-142у
0 ұңғысы
Бұрғы қондырғысының бағасы
“Уралмаш” заводы
БУ 5000-8000 123млн. руб ҚБН-сіз
БУ 3200-5000 83 млн. руб ҚБН-сіз
“Баррикада” заводы
БУ 1600-2500 40 млн. руб.
Бу 1000-1600 13 млн. руб
Жүк көтерімділігі 500т. шетелдік бұрғы
қондырғыларының бағасы шамамен 8 млн. доллар.
құрайды.
1. МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ ҰҢҒЫЛАРЫН БҰРҒЫЛАУДЫҢ ТАБИҒИ ШАРТТАРЫ
1. Мұнай газ кен орнының геологиялық қимасын сипаттайтын тау жыныстары
Шөгінді тау жыныстары жер қыртысының массасының 5% шамасын мұнай және
газ кен орындары орналасатын (жиналасатын) шөгінді тау жыныстары құрайды.
Ол кристалдық және кесекті тау жыныстары. Олар бір бірінен қабаттылығымен,
жіктеуімен, кеуектілігімен және жарықшақтығымен айырылады, олардан тау
жыныстарының физика-механикалық қасиеттері тәуелді болады.
Тау жыныстарының талқандау процесіне келетін болсақ, бізге олардың
тығыздығы, беріктігі және қажағыштығы сияқты қасиеттері керек.
Тау жынысының тығыздығы кеуектілігі нольге тең кездегі оның қатты
денедегі көлем бірлігінің массасы.
Минералдардың тығыздығы 1850-5200 кгм3 аралығында (аллофанадан
магнетитке дейін), ол тау жыныстарынікі – 2100-2900кгм3 .
Көлемдік масса – ол тыныш күйде жатқан кездегі жыныстың көлем
бірлігінің массасы.
ρоб = ρГП (1-0,01 П) ρж
мұнда: П – жыныстың кеуектегі қуыстылығы, %;
Ρж – қуыстарды толтырып тұрған суықтардың тығыздығы,
кгм3 .
Тығыздықты (көллемді масса) білу ұңғының берілген тереңдіктер
аралығында тау қысымын бағалау кезінде керек.
Шегендеуіш колонаны (тізбекті) беріктікке есептерде (есептеулерде)
кезде (кейде) геостатикалық қысымның әсерін ескеруге тура келеді, демек,
жоғары жатқан тау жыныстарының массасынан түсетін қысым:
Ρгс = ρоб gz,
мұнда: Ρоб – жоғары жатқан тау жыныстарының орташа көлемдік массасы, кгм3
;
Z – ұңғының қарастырылып жатқан бөлігінің тереңдігі, м.
Ρгс =
мұнда: Пі – жыныс қабатының кеуектілігі, бірліктің үлесі;
ρск – берілген жыныстың қаңқасының тығыздығы;
hi – осы тау жынысының қабатының қалындығы, м;
ρж – қуыстардағы суқтардың тығыздығы, кгм3 ;
ρоб – жоғары жатқан тау жыныстарының көлемдік
тығыздығы, кгм3 .
Теңіз акваторияларынан ұңғыларды бұрғылағанда
Ρгс =
мұнда: Zм – теңіздің тереңдігі, м;
Ρмв – теңіз суының орта тығыздығы, кгм3.
Z = ;
Ρоб =.
Жер қыртысындағы қысым мен температура
Өзендер, көлдер және теңіздер түбіне шөккен алғашқы жыныстардың
кесектері мен тұздардан құрылған шөгінді тау жыныстарының құрамында су
болады. Шөгінді жиналудың сәтті жағдайларында кейбір аудандарда тау
жыныстарының қуысы кеңестіктерін толтыратын көмірсутектің жинау құрылады.
Гравитация заңына сәйкес көмірсутегілер кенеш аймағында былай бөлінеді:
төменгі бөліктерінде су туралы, шамалы жоғарлауда-сұйық көмірсутегілер, ең
жоғарғы бөлігінде-газ.
Суық және газ жыныстар арасындағы қуыстарда үлкен немесе кіші қысым
астында болады, оны кеуектілік (қуыстық) қысым деп атайды. Коллекторлардағы
(сіңіруші жыныстардағы) сұйық пен газдың қысымы, демек, өткізген
жыныстардағы, қабаттық қысым деп аталады.
Сызықтың заңына сүйене отырып, қабаттық қысым тереңдік көбейген сайын,
өсіп отырады:
Ρпл = ρв g Z
мұнда Ρпл – қабаттық қысым, Па ;
ρв – судың тығыздығы, кгм3 ;
g – еркін түсу үдеуі, мс;
Z – ұңғының тереңдігі, м.
Қысымның өзгеруі әдеттегі заңнан ауытқуы қабаттық қысымның
қарастырылып отырған нүктедегінің қатынасына тең аномальдіқ коэффициентпен
сипатталады:
Ка =
Егер Ка 1,0Ка1,1 аралығында болса, онда қабаттық қысым қысым
тұрақты (әдеттегіндей) деп есептеледі: Егер Ка1,1 болса, онда қабаттық
қисым аномальді жоғары болады (АВПД), ал Ка1 болса, қабаттық қысым
аномальді төмен деп есептеледі (АНПД).
Қысымның жұтылу индексі Кп деп жыныстың қабатын сумен жарудың
қысымының немесе микрожарықтықтың, қарастырылып отырған объектіден
(кешеннің) ұңғының сағасына дейінгі су бағысының қысымына қатынасы аталады:
Кп =
мұнда: Ρп – бұрғы суығының жұтылуы.
Қысымның тұрақтылық индексі Ку деп берілген ререңдіктегі тау
жынысының салыстырмалы тұрақтылығының қысымының Ρу тұщы суды бағанасының
қысымымен қатынасын атаймыз:
Ку =
мұнда: Ρу - бұрғылау ерітіндісі бағанасының қысымы.
Бұрғылау процесінің ешқандай қиындықтарсыз қалыпты өтуін (болуын)
қамтамасыз ету мына шарттарды орындауды талап етеді:
Ка
Ку
мұнда: – бұрғы ертіндісінің салыстырмасы тығыздығы.
Геостатистикалық температура
Тау жыныстарының температурасы Жердің жылу өрісінің әсерінен және
жыныстардың жату тереңдігі ауданның (аймақтың) координатасына (тарына)
байланысты құралады. Жер бетіне жақын жатқан жыныстардың кішілеу
қабаттарының үсті атмосфералық температураның өзгеруіне сәйкес маусымнан
маусымға дейін өзгеріп отырады. Терең жатқан жыныстардың температурасы
бірқалыпты (орнықты) болып қала береді және тереңдік көбейгенсайын мына
заңға сәйкес көтеріледі:
Т = То + Г ( Z - Z )
мұнда: Т – геостатикалық температура, Со ;
То – жердің бейтарап қабатының температурасы, Со ;
Г – белгілі аудан жыныстарының орташа геотермиялық
градиенті, км;
Zo – ердің бейтарап (нейтраль) қабатының тереңдігі, м;
z – ұңғы ішіндегі өлшейтін нүктенің тереңдігі, м.
Ұңғы бұрғылау процесі кезінде оның жанында жердің табиғи өрісі
бұзылады. Жуу сұйығы төмен жүрген ағуы (аққан) кезде, ол құбыр аралық
кеңестікпен жоғары көтерілетін жуу сұйығы ағысының жылуының шамалы бөлігін
өзіне тартып алады. Ағыс ұңғының түбіне жеткенде оның температурасы
геостатикалық температурадан төмен болып қалады (2.1 сурет). Ағыс (поток)
ұңғы түбінен жоғары көтерілу кезінде сол аймақтағы тау жыныстарының жылуын
алып, қыза береді. Ағыстардың температурасы теңселген кезде, жоғары шығатын
ағыс өзінің жылуын салқын(дау) жыныстарға, құбыр ішімен төменге баражатқан
ағысқа береді. Сонымен жуу сұйығының үздіксіз айналымы кезінде ұңғының
жоғарғы бөлімінің температурасы жоғарыланады, ал төменгі бөлігінің
температурасы геостатикалық температурамен салыстырғанда төмендегі (2.2.
сурет)
Төмендейтін және жоғарылайтын ағыстардың температураларының таралуы
шамамен бағалауда ВНИИКР мұнайдың экспресс-әдісімен істеуге болады
(2.1сурет)
То Твх Твых
Т, Со
1
2 3
Zc
2.1 сурет. Ұңғыдағы температураның таралу сызбасы.
1 – геостатистикалық; 2 – құбыр тізбегі ішіндегі төменге ағатын ағыстікі,
3 – құбыр аралық кеңестікпен көтерілетін ағыс.
Ұңғы түбіндегі температура Т3 шамамен тереңдіктегі геостатикалыққа тең
мұнда Zс – ұңғы түбінің тереңдігі, м.
0 40 80 120 160 Т,
0 С
2000
4000
6000
8000
10000
L,м
2.2 сурет. СГ-3 ұңғысының оқпанындағы температураның таралу графигі. 1 –
статикалық; 2 – Q = 32 лс болғанда орныққан динамикалық.
Т,
С0
160
170
160
150
12 24 36 48
t, сағ
2.3 сурет. Температураның уақытқа байланысты қалпына келуі.
Т3 = Т0 + 0,67 (Тпл - Т0)
мұнда: Тпл – ұңғы түбіндегі жыныстың геостатикалық
температурасы, С0 .
Жоғарылаған ағыстың Z1 тереңдігіндегі температурасы шамамен ұңғы
түбіндегі температураға тең
Жоғарылау ағысының ұңғыдан шығу кезіндегі температурасы
Твых = Тпл – Т3 + Т0
Төмендегі ағатын ағыстың бұрғылау құбырланының тізбегіне
кіреберісіндегі температурасы
Твх = Твых – ∆Твых
мұнда: ∆Твых – жер үстіндегі шырайлану жүйесіндегі сұйықтың
температурасының өзгеруі, К.
Жуу сұйығының шырайланасы тоқталғанан кейін температураның
геостатикалық теңесуі бірнеше тәуліктен кейін болады (келеді) (2.3 сурет).
Ұңғыдағы температураны әрдайым өлшеп отыру қажеттілігі мына
себептермен түсіндіріледі:
1. Жеңілдетілген құбырлардың беріктілік сипаттамалары температуралық
жағдайға тікелей байланысты болуы;
2. Бұрғылау және цементтеу ерітінділердің сапасына температураның әсер
етуі;
3. Түптік қозғалтқыштардың бөлшектері мен бөлек тораптарының қажалуға
төзімділігі көбінесе температураға байланыстылығы.
2. Тау жыныстарының механикалық қасиеттері
Қаттылықты сынақтаудың біреше әдістері бар белгілі. Бұрғылау процесіне
қатысты әдістің ішінде кең таралған Л.А.Шрейнер әдісі. Ол ресми түрде ГОСТ-
12288-66 деп бекітілген. Бұл әдістүбі жалпақ цилиндр тәрізді пуансонды
(штампты) тау жынысына ендіру (кигізу) кезінд болатын деформацианы өлшеуден
тұрады (2.4 сурет, 2,д). Осындай штампты беті тегіс сыналатын денеге
(үлгіге) ендіру кезінде түйісу ауданы ендіру прцесі кезінде тұрақты болып
қалады. Штамп астындағы жыныс толық талқандалмағанша штамқа түсетін салмақ
өсе береді. Талқандалған кезіндегі салмақ пен штамп түбінің ауданының
бөлімі қаттылық шамасы анықтайды.
Аз кеуектілі тығыз жыныстар үшін жазық түпті штамптың ауданы 2-3 мм2
болуы тиіс.
Ірі түйіршікті беріктіктігі төмен жәнеде кеуектілігі жоғары тау
жыныстарының қаттылығын анықтау үшін түбінің аудан 5мм2 және оданда жоғары
пуансондар қолданылады.
Қазіргі кезде тау жыныстарының механикалық қасиеттерін анықтау үшін
деформация графигін автоматты түрде жазып отыратын УМПГ-4 аспабы
шығарылған.
Әртүрлі кластағы жыныстарға арналған типтік қисқтар 2.4 суретте
көрсетілген.
Серпімді – морт жыныстардың тек қаттылығы ғана анықталады:
мұнда: Рш – штамп бойынша қаттылық, Нм2;
Р – жалпы морттық талқандау кезіндегі жынысқа түсетін
салмақ, Н;
Fш – штамптың ауданы, м2 .
2.4 сурет. Тау жыныстарына пуансонды (штампты) енгізу кезіндегі
деформацияның графигі.
а – серпімді-морт жыныстары; б – созымды-морт; в – өте созымды және
қуысты (кеуекті); г,д – пуансондар.
Жынысты талқандауға жұмсалған жұмыс пуансонның серпімділік
деформациасына жұмсалған жұмысты асып тастағанда ОАВ үшбұрышының ауданымен
анықталады.
Талқандалған жыныстың бір өлшеміне қатысты жұмыс, талқандалудың
меншікті көлемдік жұмысы деп аталады:
мұнда: Sоав – жынысты талқандауға жұмсалған жұмыс, Дж ;
А ш – штампты серпімділік деформациясына жұмсалған
жұмыс, Дж ;
Vn – талқандалған жыныстың көлемі, м3.
Созылмалы-морт жыныстар үшін серпімді және созылмалды деформациялар
орын алады. Серпімділік деформациядан созымдылық деформациясының графигі
жатық қисық түрінде болады. Осы типті жыныстар үшін ағу шегін анықтайды. Ол
үшін пуансон түбіндегі Р0 күші түскендегі кернеудің бірлігі мен
созымдылықтың энергетикалық коэффисиенті алынып мына формула арқылы
анықталады:
мұнда: Sоавс – талқандалуға дейінгі жұмсалған жалпы жұмыс, Дж;
Sоде – серпімді деформацияның талқандалуға дейінгі
жұмысы, Дж.
Пуансонды өте кеуекті немесе жоғары созылымды жыныстарға енгізуде
пуансон түбінде жыныстың жалпы талқандалуы болмайды, және қаттылықпен
созымдылықтың коэффициентік анықтау мүмкін емес. Бұл жағдайда қаттылықтың
ретінде ағу шегі алынады, ал созымдылық коэффициенті шартты түрде
шексіздікке тең деп алынады.
Тау жыныстарын деформация түріне (сипатына) қарай үш топқа бөлуге
болады (2.4 сурет): гук заңына бағынатын серпімді-морт; созылымды-морт;
созылымды.
Тау жыныстарының механаикалық қасиеттеріне байланысты пуансонды
жынысқа ендіру кезінде талқандалу аумақтарының (аудандарының) өлшемдері
әртүрлі болады (2.4 сурет, а,б,в).
Тау жыныстарының механикалық қасиеттерін пуансонды ендіру арқылы
зерттеу нәтижесінде олардың қаттылығымен созымдылығының топтастырылуы
(классификациясы) жасалған.
Барлық тау жыныстары қаттылығы бойынша 12 категорияға бөлінеді (2.1
кесте).
2.1 кесте. Тау жыныстарының қаттылығымен топтасуы (классификациясы).
Жыныстың
категгориясы 1 2 3 4 5 6
Созымдылықтың 1 1-2 2-3 3-4 4-6 6-00
коэффициенті
Тау жыныстарының қаттылығымен ағу егінің ұңғының тереңдігі көбейген
сайын өсе беретін және олардың кеуектілігі көп, ал қаттылығы атмосфералық
жағдайда төмен болса, олардың одан сайын өсе беретіндігін эксперименттік
зерттеулермен кәсіптік сынаулар көрсетіп отыр. Бұл жынысты жан-жақты қысу
кезінде микрожарықшақтардың қосылуынан және кеуектіліктің азаиуынан болады.
Сондықтан жеке түйіршіктердің арасындағы бір-біріне әрекет күштері ұлғаяды:
Тау жыныстарының қажағыштығы
Тау жыныстарының қажағыштығы деп олардың бұрғылау процесі кезінде
жынысталқандағыш құралды қажауғыш қабілетін айтады. Тау жыныстарының
қажағыштық қасиетін білу жыныс талқандағыш құралды дұрыс таңдауды, оның тау
жыныстарын талқандаудың тиімділігін көбейту мақсатында ұңғы түбінде болу
уақытын ұзартуды қамтамасыз етеді. Ақырында, бұның барлығы уақыт пен ұңғы
бұрғылаудың бағысын төмендетеді.
Тау жыныстарының қажағыштығын анықтау тәсілдерінің көптігіне қарамай,
әржақты (жан-жақты) әдісі қазірге дейін жоқ.
Қажығыштың тек қана тау жыныстарының механикалық қасиетінің жәй
көрсеткіші емес, ол үйкелетін денелердің механикалық және структуралық
қасиеттерінің жинағына байланысты. Тау жыныстарының қажағыштығы негізінен
олардың минералогиялық құрамы мен құрлысына байланысты. Жыныстарды құрайтын
минералдардың микроқаттылығының өсуіне байланысты қажағыштық үлкеиеді деген
жалпы пікірлер байқалады.
Кесекті жыныстардың ішінде үлкен қажағыштығымен кварцті құмтар мен
алевролиттер белгілі.
Тау жыныстардының қажағыштық қасиетін оның тау зертханалық әдістерінің
ішінде ең қолайлысы (жыныс талқандағыш құралға қатысты) Л.А. Шрейнердің
әдісі болады.
Бұл әдіс эталондық диаметрі 30мм және қалыңдығы 2,5мм болат дискіні
жыныс үлгісіне ендіруден тұрады. Жыныс үлгісі 4 мммин жылдамдықпен жылжып
отырады. Дискінің айналу жиілігі 300-1400 мин.-1 арасында реттеледі,
дискіні жыныс үлгісіне басатын салмақ 10-300Н. Құрайды.
Тәжірибенің нәтижесінде қажағыштың коэфициенті анықталды:
мұнда ∆V – дискінің жалпы тозуы, см3;
Р – салмақ, Н;
L – дискінің жылжуының жалпы жолы, м.
3. МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ ҰҢҒЫЛАРЫН БҰРҒЫЛАУ ТӘСІЛДЕРІ
1. Ұңғылар бұрғылау тәсілдерінің даму тарихынан.
Мұнай ұңғыларын бұрғылаудың тариқы көп ғасырларға кетеді. Құлұстау
заманында аз дәрежеде болсада, бірақ мұнай қабаттарын ашуға мүмкіндік
берген шұңғырлық немесе қазталау әдістері шақты. Қазындылар мұнай жйналуға
арналған терең емес тереңдігі шұңқырлар болып келеді. Ол заманда мұнай тек
жергілікті қажеттілік үшін пайдаланып қалынған. Мұнайдың тауар терінде
таралуына кедергі боғаны тек тасымылдау үшін арнайы құралдардың
болмағандығы.
Әзербайжандығы апшерон түбегінде ежелден қолданылып келе жатқан
мұнайды құдық әдісімен өндіруді өмірде мұнайға оған деген сұраныстың
көбейгенінен келтірді. Шетелдерде бірінші мұнай құдықтары, Д.И.Менделеевтің
мәліметі бойынша, 1858ж. пексильванияда (АҚШ) қазылған.
Бірнеше жүз жыл бұрын Қытай мен Рессейде тау жыныстарын талқандау
процесі ретінде алғаш рет бұрғылау қолданылған. Қытайлықтардың тәулігіне
0,6 метірден тереңдігі 1000 метрге дейінгі ұңғыларды бұрғылағаны белгілі.
Бұрғылау техникасы өте қарапайым болған және бұрғы мұнарасынқоса бамбуктер
жасалған. Адам денесінің салмағы түсуімен майысымды (іиілімді) балансир
үдемелі-қайтарылмалы қозғалысқа келетін. (3.1 сурет). Балансир төмен
қозғалған кезде, бұрғы қашауы өз салмағымен төмен құлайды және жынысқа
соғып, оны талқандайды.
Архив материалдарының негізінде сүйенсек, онда Ресейде 1181 жылдың
өзінде Кострома губерниясының Кадец қаласында тұзды ертінділер өндірілген.
XVI ғасырдағы “Роспись, как зачать делать новая труба на новом месте” қол
жазбасы тұзды ертінділерді өндіруде ұңғы бұрғылаудың нақты нұсқаулары
орнына жүрген.
XIX-ортасында Ресей қалаларын сумен қамтамасыз етуде терең ұңғыларды
бұрғылау кеңінен тарала бастаған. 1843ж. тау-тек инженері А.И.Узатистың
“курс горного искуства” атты тамаша еңбегі ұңғы бұрғылаудың техникасы мен
технологиясы нақтылы баянды суреттеліп, басып шығарылған.
3.1 сурет. Соққылама бұрғылаудың нобайы (ежелгі тәсіл).
1 – арқан; 2 – ролик; 3 – мачта; 4 – арқанды катушка; 5 – балансир; 6 –
салмақ; 7 – қашау.
1844жылы тау-кен мекемесінің орыс чиновнигі Ф.А.Семенов мұнай
құдықтарын тереңдетіп бұрғылау арасында оның өнімін көбейтуді ұсынады.
1848ж. бакудегі Биби-Эйбатта бірінші мұнай ұңғысы бұрғыланды, ал 1872
жылдан 1900жыл аралығында Баку ауданында (аймағында) 3000-нан астам ұңғылар
бұрғыланып, оның 1924-ті өндірістік мұнай берген.
Дүние жүзінде бірінші механикалық соққылама бұрғылауды теміржолшы
Дрейктің атымен байланыстырады. Оның бастауымен шығымы 1600 лтэу.
өндірістік мұнай беретін тереңдігі 23м. мұнай ұңғысы Пексильвания штатында
(АҚШ) бұрғыланған.
1864 жылы тамыз айында Кубанда, Киевское селосында, Анападан 42 км
жерде, Кудако өзенінің саласында отставкадағы полковник А.Н.Новосильцев
металл шегендеуші құбырларды қолданып соққылама әдісімен мұнай ұңғыларын
бұрғылай бастаған. 1866жылы тәулігіне шамамен 200т. беретін 55м.
тереңдіктен мұнай фонтаны алғашқы атқыланған. А.Н.Новосильцевтің мұнай
фонтаны Ресейдегі мұнай ісі жөніндегі техникалық революцияның шын басталуы
болды. А.Н.Новосильцевтің бастамасы. Отандағы ғылымдардың кең қолдануына
бағалануына тапты. Д.И.Менделеев жазған: “Ұңғы бұрғылау тек қана мұнай
өндіруді көбейтіп қоймай, үлкен тереңдіктен құрамында керосин бар мұнайды
өндіруге мүмкіндік берді. Кубань өлкесінен шыққан бірінші бұрғышы
А.Н.Новосильцевтің аты, менің бойынша, ресейде ұмытылмайды.”
Академик И.М.Губкин өзінің бір еңбегінде “Долина реки Кудако являеться
колыбелью нефтяной промышленности Россс” деп көрсеткен.
1964ж. 31тамызда совет қалқы еліміздің мұнай өнеркәсібінің жүз
жылдығын (туған жылы 1864 жыл деп саналады) атап өтті. 1864 жыл мұнай және
газ ұңғыларын қолмен бұрғылаудан механикалық соққылап бұрғылауға көшкен
мерзімі болып есептеледі.
Жеке өндіруден кәсіптікке, қолмен бұрғылаудан механикалыққа көшу, 1970
жылдары қол шынғырының (лебедка) орнына бұрғы қашауын іске келтіретін бу
машиналарын (қозғалтқыштарын) қолдану- бұның барлығына Ресей инжинерлері
мен ғылымдарының прогрессивтік ролі ықпал етті. Осы кездегі отандық мұнай
өндірісінің даму тарихы белгілі инженерлер мен өнертапқыштардың атымен
байланысты. Олардың ішінде С.Г.Войслова, Г.Д. Романовский, И.П.Шимановский,
И.Н.Глушков, В.В.Морковников, кейіннен дүниедегі белгілі ғалым-геологтар
А.Д.Аркангельский, К.П.Салицкий, И.М.Губкин, Д.В.Голубятников және
басқалар. Атап кететін жағдай, 1901 жылы бүкіл дүние жүзінде мұнай өндіру
22,5 млн.т. құраса, оның ішінде Рессейдің үлесі 11,3 млн.т. құрады, демек
50% жоғары.
АҚШ-та 1901 жылы мұнайға айналмалы-роторлы бұрғылауды алғаш рет
инженер Льюнс қолданды. 1848 ж. франсуз инженері Фовелл ұсынғандай,
бұрғылау үздіксіз ұңғы түбін жуумен бірге болған (жүріп отырған). Рессейде
роторлар бұрғылау 1902ж. басталған, ал Әзербайжанда XIX. Ғасырдың 20жылдары
оның соққылама әдісімен артықшылығы мойындалған.
Мұнай және газ ұңғыларын бұрғылаудың дамуының үлкен қадамы болып
түптік қозғалтқыштарды-турбобұрғыларды шығару болды.
Инженерлер М.А.Капелюшников, С.М.Волох және И.А.Корнеев 1923ж, бірінші
бірсатылы трубобұрғыларды шығарған. Сонымен, қозғалтқышты тікелей қашауға
жеткізу деген ғылыми ойлар іске аса бастады. Трубиналық бұрғылауда бұрғы
колонасы (тізбегі) айналмайды, бұрғы қондырғысының айналдыруға жұмсайтын
қуат азаяды, бұрғы құбырларының жұмыс жақсарады, бұның арқасында олардың
және шегендеуші құбырлардың тозуы төмендейді.
Бірақ бірінші бірсатылы трубобұрғылардың қуаты жеткіліксіз, айналдыру
момент аз және бұрғылау қашауының тез тозуына әкелетін үлкен айналу жиілігі
орын алды. Алғашқы кезеңде турбиналық бұрғылау әдіске орын беріп, оны
қолданудан бас тартуға тура келді.
Құрамында П.П.Шулинов, Р.А.Иоанесян, Ә.И.Тагиев, М.Т.Гуеман бар совет
инженерлерінің тобы 1933ж. П.П.Шумиловтың жасаған көпсатылы трубобұрғылар
теориясы негізінде, 100 және одан көп сатылып, үлкен айналдыру моменті мен
төмендеу жиілікті айналу белгілі бар қуаты трубобұрғыларды ұсынады.
Совет Одағы жаңа алдыңғы қатарлы бұрғылаудың бастаушысы болды. Ол
Батыс Сібір мұнай және газ кен орындарын игеруге қиын жерлерде көлбеу
ұңғыларды және шоқталған бұрғылауда турбиналық бұрғылау ерекшеліктері аса
сезіледі.
1937 жылы СССР-де А.В. Александров, Н.Г. Григорян, А.П. Островский
және басқа инженерлермен алғаш рет электробұрғы шығарылып өндірісте
қолданылды. Ол үлкен тереңдікте бұрғы ерітіндісінің ішінде бұрғы ұңғысында
жұмыс істейтін асинхронды үш үш фазалық электрқозғалтқыш болатын.
Түптік гидравликалық қозғалтқыштар жетілдірудің бір бағыты,
трубобұрғыдан өзгеше жұмыс принципі мен үлкен айналдырудың моментімен қоса,
айналу жиілігі аз, көлемді түптік қозғалтқыш жасау болатын. Осыған ұқсас
түптік виьетті (бұрандалы) қозғалтқышты 1966 жылы ВНИИБТ-тің Перімдегі
бөлімінің құрамында М.Т.Гусман, С.С.Николаев, Ю.В.Захаров, В.Н.Меньшин және
И.Д.Деркач бар ғылымдар мен инженерлер тобы жасап шығарды.
Қазіргі кезде бұл қозғалтқыш көлденең ұңғыларды бұрғылау елімізде және
шет елде өте жетісті (жемісті) қолданылуда.
3.2. Ұңғыларды бұрғылау тәсілдері
Тау жыныстарының талқандалуы механикалық, термиялық (жылулық),
электрұшқынды және химиялық әсерлердің арқасында болуы мүмкін. Қазіргі
кезде өндірісте тау жыныстарын тек механикалық әсер ететін әдістер
қолданылады. Қалған әдістер эксперименттік зерттеулер сатысында.
Жыныс талқандағыш құралдың жүру сипатына байланысты механикалық
бұрғылау әдістері мынадай түрлерге топтасады:
1. Ұңғыларды соққылап бұрғылау әдісі. Бұл әдіс, мұнай және газ ұңғыларын
бұрғылауда көп елдерде, АҚШ-ты қоса, қолданылған. Ал біздің елде 40-шы
жылдардан бастап енді қолданылмайды. Бірақ инженерлік-геологиялық
іздеулерде соққылап бұрғылау кең таралған.
2. айналмалы бұрғылау әдісі: а) роторлы бұрғылау; б) түптік
қозғалтқыштармен бұрғылау.
3. Ұңғыларды айнал-соқ әдісімен бұрғылау.
Соққылап бұрғылау әдісі. Бұл әдістің түрлерінің ішінде XIX-ғасырдың
аяғында кеңімен таралған арқанды-соққылама әдісі болған. Ол әдіс мынадан
тұрады. (3.2 сурет). Тау жынысының талқандалуы балансирге бегітілген
шығршықтар мен мұнара басында орналасқан шығыршық арқылы өтетін арқанға
ілінген қашау арқылы болады. Арқанның екінші ұшы (шеті) жығындың
(лебедканың) барабанына бекітіледі. Мотормен қозғалысқа келетін кривошипті-
шатунды механизм арқылы балансир қашауға қайтарылымды-үдемелі қозғалыс
береді. Қашау төмен жылжығанда жыныспен кездесу кезінде (жерінде)
таужыныстарының талқандалуы болады (белгі тәрізді). Қашауды ұңғы түбінен
көтерілген кезде аздап бұру арқылы, ұңғы түбіндегі тау жыныстары түптің
толық ауданы бойынша талқандалды. Ұңғы түбі талқандалған тау жыныстарының
ұсақ бөлшектерінен (түйіршектер) ұңғыға таратылдық арқан арқылы түсетін
төменгі жағында клапаны бар ұзын шелек тәрізді желонкамен (қауға) мезгіл-
мезгіл тазаланып тұрады. Тазалаудың сапасын жақсарту мақсатында ұңғы
түбіндегі шламды (түйіршіктер) сумен ылғалдап отырады.
3.2 сурет. Арқанды-соққылама бұрғылау әдісінің сызбасы.
Сонымен механикалық бұрғылау процесінің соққылама әдісі үзінді
(үзілісті) болады және жалғас жүретін екі фазада тұрады: жыныстарды
талқандау және оны сыртқа шығару. Олар қосымша уақытты талап етеді.
Соққылама бұрғылау әдісінің артықшылығы:
- қашаудың ұңғы түбіне еркін құлау кезінде ұңғы оқпанының тіктігін ,
қамтамасыз ету;
- ұңғыда су бағанасының жоқтығы аномальді төмен қабат қысымдығы мұнай
–газды қабаттарды ашуға мүмкіндік береді;
- жынысталқандағыш құралдың тез тозбауы қашаудың көбірек жұмыс істеуіне
мүмкіндік береді;
- бұрғы құрылғыларының (аспаптарының) бағаларының төмендігі; Соққыма
әдісімен бұрғылаудың кешіліктері:
- шөгінді жыныстарды бұрғылауда комерциялық бұрғылау жылдамдығының төмен
болуы, әдетте 60-120 мст.ай, ұңғыларды бұрғылауда үлкен шығындар
болуына әкеледі.
- Жоғары қабаттық қысымды қабаттарды ашу кезінде болатын жойылмайтын
қиындықтар;
- Ұңғы оқпанын бегіту үшін кететін көпмөлшердегі шегіндеуші колонна 1м.
бұрғылауға кететін металдың шығынын едәуір көбеюіне әкеледі.
Совет өкіметі мұнай өнеркәсібін өз қолына алғаннан кейін прогресивті
айналмалы бұрғылауды кеңінен ендіру мақсатында шешуші бағыт алып, 30-шы
жылдардың басынан соққылама әдіспен бұрғылауды толық ығыстырды. Соққылама
әдіспен бұрғылау суға ұңғыларды бұрғылауда және су төмендету, құрлыс
жұмыстарында, тау-кен өнеркәсібінде және басқа жағдайларда қолданылады.
АҚШ-та, жекеменшік кәсіптік жағдайларда, пайда табудың оңай жолы
ретінде, бұрғы аспаптарына шығынды азайту мақсатында соққылау әдіспен
бұрғылау мұнай өнеркәсібінде әлі қолданылады. Кейде оны айналмалы бұрғылау
процессінде кезінде кездесетін төмен қабаттық қысымы бар өнімді қабаттарды
ашуда қолданылады. Айналмалы бұрғылау. Айналмалы бұрғылау кезінде тау
жынысының талқандаулы қашауға түсетін осьтік күшпен айналдырушы моменттің
әсерінен болады.Осьтік күш қашау үстінде орналасқан ауырлатылған бұрғы
құбырларының салмағымен (массасымен) құралады, айналдырушы момент қашауға
ротормен бұрғы құбырлар колонасы немесе тікелейқашаудың түсінде орнатылған
түптік қозғалтқыштың валы арқылы берілді. Осьтік күштің әсерімен қашаудың
жынысталқандағыш элементтері жынысқа ендіріледі, ал оны айналдырушы момент
әсерімен айналдырған кезде олар жынысты кеседі.
Айналмалы бұрғылауда бұрғы ертіндісі тұйық шыр айналуда болады. Бұрғы
ертіндісі жоғарыдан ұңғы ішіне сораптармен ұңғы түбін талқандалған
түйіршіктерден тазарту үшін айдалады (3.3 сурет). Сонымен, айналмалы
бұрғылау кезінде тау жыныстарының талқандалуы мен лоарды ұңғы түбінен
шығару процестері бір уақытта жүріп отырады.
Бұрғы ертіндісі қабылдау ыдысынан 16 сораппен (насос) 13 айдау
желісіне 17 беріліп, стояк (тірек) 18, бұрғы шлангі 19, вертлюг (ұршық) 9
және бұрғы құбырлары 1 арқылы қашауға 2 беріледі. Қашаудың жуу тесіктерінен
шыға бере, ол талқандалған түйіршіктерді ілестіріп, құбыраралық кеңестікпен
ұңғының сағасына шығарады. Одан әрі бұрғы ертіндісі тазалау құрылғыларына
15 барады. Бұл жерде бұрғы ертіндісі талқандалған түйіршіктерден арылып
(тазаланып), қайтадан қабылдау ыдысына бароады.
Шыр айналымда жүрген бұрғы ертіндісі тау жыныстарының тиімді
талқандалуына әсерін тигізеді және қашауды суытады. Осы кезде бұрғы
ертіндісінің бағанасы (столб) қабаттық флюидтердің атқылауынан және
опырылудан сақтандырып, ұңғы қабырғасына қарсы қысым тудырады. Одан басқа
ол тау және қабаттық флюиднен өзара физика-механикалық әсерілерінәтижесінде
ұңғы қабырғасын тығындауға және қатайтыуға әрекет етеді.
Сол себепті ұңғыны соққылама әдісімен бұрғылауға қарағанда, мұнда
ұңғыға түсірілетін шегендеуші колонаның саны аз болады. Тозған қашауды
ауыстыру үшін бұрғы құбырлары 2 немесе 3-тен жалғастырылып (свеча) бұрғы
тізбесі көтеріледі және оларды мұнара ішіне қояды, содан кейін сол
тәртіппен керісінше жаңа қашаумен төмен түсіріледі.
Бұрғы тізбегін (колоннасын) көтеріп-түсіру бұрғы көтеру аспаптарының
көмегімен жүргізіледі: бұрғы мұнарасы 4, шығыр (лебедка) 7, коронблок 7
қосылған таль жүйесі, таль блогі 5, арқан 6 және ілмек 8 (3.3 сурет).
Геологиялық шарттарға байланысты, ұңғыны белгілі тереңдікке дейін
бұрғылаған соң, ұңғы оқпаны бір немесе бірнеше шегіндеуші колоналарды
түсіру арқылы бекітіледі және сонынан цементтеледі.
Ұңғының ең жоғарғы бөлігіндегі, арнайы жасалған ашық шахтаға бағыттаушы
деп аталатын қысқа болат құбыр қондырылады және ол бетондалады. Бағыттау
құбыры бұрғылау ертіндісі көтерілген кезде жер деңгейінен бұрғы
қондырғысының еденіне дейін және ары қарай науаға түсіп, одан кейін тазалау
құрылғыларына баратын ұңғының сағасын шайылып кетуден сақтайды.
3.3 сурет. Айналмалы бұрғылаудағы бұрғы ертіндісінің шырайлану сызбасы.
1 – бұрғы тізбегі (колонка); 2 – қашау; 3 – кронблок; 4 – мұнара; 5 – таль
блогі; 6 – арқан; 7 – шығыр (лебедка), 8 – ілмек; 9 – ұршық (вертлюг); 10 –
жетекші құбыр; 11 – ротор; 12 – қозғалтқыш; 13 – бұрғы сорапы; 14 – науа;
15 – вибро елек; 16 – сораптың қабылдау ыдысы; 17 – сораптың айдау желісі;
18 – стояк; 19 – бұрғы шлангасы; 20 – шегендеуші тізбек; 21-кондуктор.
Ұңғыны бағыттау құбырынан кейін кондуктор деп аталатын бірінші
шегендеуші колонна 21 үшін әрі қарай бұрғылайды, ол үшін бағыттау құбырынан
еркін өтетін қашау қолданылады. Кондукторды түсіргеннен кейін ұңғының
қабырғасы мен кондуктордың арасындағы кеңестік цемент ертіндісімен
толтырылады, ол бірнеше уақыттан кейін қатып, кондуктордың жанында берік
қоршау жасайды. Әрі қарай кондуктордан өтетін кіші диаметрлі қашаумен
бұрғылана береді.Бұрғылау шартына байланысты ұңғыға толық немесе жарым
жартылай (аралық құбырлар тізбегі) цементтелетін аралық құбырлар тізбегі
түсіріулі мүмкін. өнімді қабатқа дейін бұрғылауды аяқтаған соң, ұңғыға
пайдалану құбырларын (колоннасын) түсіреді. Олармен өнімді суық немесе газ
жоғарыға тасымалданады.
Мұнайлы газды және сулы қабаттарды бір-бірімен сенімді айыру
(бөлектеу) және қабаттық сұйықтықтардың араласуын болдырмауды пайдалану
құбырларын белгілі бекіттікте цементтеу қамтамасыз етеді: Өнімді қабатты
құбырларға қосу үшін оның төменгі бөлігінен тесіктер жасалады, олар арқылы
қабаттық сұйықтықтар (флюидтер) ұңғыға түседі.
Соққылама бұрғылауға қарағанда айналмалы бұрғылаудың мынадай
ерекшіліктері болады:
1) тау жыныстарының талқандалуы мен олардың ұңғы түбінен жер бетіне
шығарылуы процесі бір мезгілде болғандықтан өнімді болады;
2) 1м бұрғылауға кететін металдың шығынын азайтатын ұңғыға түсірілетін
шегендеуші құбылардың көп жұмсалмалуы;
3) аномальді жоғары қабаттық қысымды қабаттарды ашуға мүмкіндік беретін
оның жан-жақтылығы;
4) Ұңғының үлкен тереңдіктерге жетуіне мүмкіндік беретін бұрғы
қондырғысының үлкен қуаттылығы.
3.3 Ұңғы орнату (бұғылау) циклі.
Бұрғы қондырғысын орнату алаңын дайындау бастап, бұрғы құрылғыларын
бөлшектеу (демонтаждау) мен жаңа бұрғылау нүктесіне дейін тасымалдаумен
бітетін жұмыстар жинағын (комплексін) ұңғы орнату циклідеп атайды. Ол
келесі кезеңдерден тұрады:
1) ұңғы орнатуға дайындық жұмыстар; жлдар салу, комуникация жүргізу,
бұрғы қондырғысына алаң дайындау, жердің құнарлы қабатын жинау, бұрғы
құрылымдарын жеткізу;
2) бұрғы құрлымдарын (құрылғыларын) монтаждау (құрастыру); іргетастар
орнату және оларға құрлымдарын блоктарын орналастыру, бұрғы мұнарасын
монтаждау (құрастыру) мен шыр айналыс жүйесін жасау, шаруашылық бөлмелерді
орналыстыру;
3) ұңғы бұрғылауға дайындық жұмыстар: бағыттауыш құбырды орнату, таль
жүйесін жабдықтау, шурф қазу (бұрғылау) (тереңдігі 15-20м. көлбеу ұңғы)
және оған жетекші құбырды түсіріп-шығару жұмыстары кезінде ішіне түсіріп
қоятын шегендеуші құбырды орнату, бұрғы мұнарасын цементтеу және басқалар;
4) ұңғы оқпанын бұрғылау, оны шегендеуші құбырлармен бегіту және
қабаттарды айыру, құнарлы (өнімді) горизонттарды сынау;
5) құнарлы (өнімді) қабаттарды ашу, сынау және ұңғыны пайдалануға беру;
6) бұрғы құрылғыларын бөлшектеу (демонтаж);
7) құрылғыларды жаңа жерге (нүктеге) тасымалдау, жердің құнарлы
қабаттарын рекультивациялау.
Жұмыстардың барлық түрі мекемеаралық (ведомоствоаралық) құжаттардың
талаптарына сай жүргізіледі: Мұнай, газ және газконденсаты кен
кенорындарында ұңғы бұрғылау жұмыстарын жүргізудің біріңғай техникалық
ережесі, мұнай-газ өндіру өнеркәсібіндегі қауіпсіздік ережелері.
4 ЖЫНЫСТАЛҚАНДАУШЫ АСПАП
4.1 Жынысталқандашы аспаптың қолданылуы мен топтасуы
Мұнай және газ ұңғыларының тереңдігі тау жыныстарының ұңғы түбінде
механикалық түрде (жолмен) талқандаумен болады. Жыныстың талқандалуына
берілетін энергия жынысқа қозғалтқыштан жынысталқандағыш аспап арқылы
беріледі. Сонымен жынысталқандауышы аспап жынысты талқандау мақсатында
шоғырланған энергия беру арқылы әсерлетеді.
Қолданылуы бойынша жынысталқандағыш аспапты үш топқа бөлуге болады:
бұрғылау, технологиялық және арнайы.
4.1 кесте. Жынысталқандаушы аспаптың түрлері.
жынысталқандаушы аспап
бұрғылау технологиялық арнайы
Жаппай Сақиналы Ұңғы Ұңғы Цемент
түпті бұрғылау оқпанын қабырғасынстаканын
бұрғылаүшін: кеңейту түзеу, бұрғылау,
у үшін: үшін: бұрғылау жаңа
колонасын оқпан
тіктеу салу
үшін: үшін:
БұрғылаКернқабылКеңейткіштеКали браторНайза
у дағыш р, лар тәрізді
қашаулааспаптар тұрақтандыр бұрғы,
ры (колонкалғыштар, фрезерлер
ы (стабилизат
снарядтарор)
), тіктеуіштер
Бұрғылау
ұштары
Тау жынысына әсер ету сипатына байланысты жынысталқандаушы аспаптар
мына түрлерін көрсетуге болады:
- кесіп-сындырушы бұрғылау қашаулары мен бұрғы ұштары: қалақшалы
қашаулар мен бұрғы ұштары, ИСМ (институт сверхтвердых материалов)
жабдықталған қатты қоспалы ендірмесі (вставки) бар қашаулар мен ұштар
(4.1, 4.2, 4.3 суреттер);
- ұстап-сындырушы бұрғылау қашаулары мен бұрғы ұштары. Бұл түрге негізгі
жынысталқандауыш және әртүрлі қаттылықтықажағышты түрлі жыныстауды
бұрғылауға арналған шарошкалы қашаулар жатады. Шығарылатын қашаулардың
барлық түрінің 90% тік шарошкалы қашаулар құрайды. (4.4, 4.5, 4.6
суреттер)
- кесіп-ұнтақтайтын бұрғылау қашауларымен бұрғы ұштары. Бұл түрге
алмасты қашаулар мен ұштар, сол сияқты ИСМ қашаулары мен ұштар жатады.
Олардың жұмыс бөліктерінің конструкциясы алмас қашауларға ұқсас келеді
(сурет 4.10).
4.1 сурет. Поликристалды алмасты пластинамен
жабдықталған қатты қоспалы ендірмелер.
1 – қатты қоспалы ендірме; 2 – приставк ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz