ISTRAŽNO BUŠENJE ZA NAFTU I GAS

2

Zaštita bušotine

3

Istražna bušotina uzimanjem poslednjeg metra jezgra i izvedenim merenjima ispunila je funkciju istražnog objekta i nema potrebe za njenom zaštitom. Međutim, događa se da pojedini delovi bušotine, svojom nestabilnošću, onemogućavaju rad na jezgrovanju pre dostizanja planirane dubine. Ove pojave zahtevaju primenu odgovarajućih tehnoloških postupaka u cilju stabilizacije tih delova bušotine. Pojavni oblici teškoća su uglavnom indukovani specifičnim svojstvima stene koja se buši, hidrološkim problemima a u nekim slučajevima i primenom neodgovarajuće tehnologije rada.

Često se događa da je zid bušotine nestabilan, da se zarušava i u tim slučajevima neophodno je očuvati stabilnost zida bušotine da bi se tehnološki proces bušenja mogao odvijati nesmetano. U velikom broju slučajeva stabilnost zida bušotine može se očuvati primenom odgovarajućeg ispirnog fluida.

4

Međutim, u nekim situacijama nužno je ugraditi kolonu obložnih cevi, odnosno izvršiti zacevljenje jednog intervala, nekad nekoliko, a ponekad i kompletne bušotine.

Događa se da na određenim intervalima, na kojima je vršena intenzivna instrumentacija i razna merenja, bušotina bude znatno proširena, čime se može izazvati razvoj prostrane nestabilne zone tj. njeno zarušavanje. Osim toga ova znatna proširenja onemogućavaju održavanje željenog pravca kanala bušotine i režima bušenja. I u ovim slučajevima rešenje je zacevljenje proširene deonice.

Bušotina u jednom svom delu može da prolazi kroz veoma ispucale kavernozne stene u kojima se gubi isplaka, a što za posledicu ako se pravovremeno ne interveniše često ima ozbiljne havarije. Da bi se omogućila normalna cirkulacija ispirnog fluida neophodno je izvršiti izolaciju bušotine od šupljina u stenskom masivu. Ponekad su ove šupljine u steni ispunjene vodom pod visokim pritiskom.

5

Slika 1. Propadanje kolone bušaćeg pribora u jamsku prostoriju

Ponekad se, usled loše planiranog istraživanja ležišta koje se već eksploatiše ili je bilo eksploatisano, dogodi da istražna bušotina uđe u postojeću jamsku prostoriju. U tom slučaju da bi se nastavilo bušenje ova deonica se mora zaceviti takozvanom ″izgubljenom″ kolonom. U svakom slučaju, u zavisnosti od težine pojavnih teškoća u procesu bušenja, kanal bušotine se zaštićuje -stabilizuje jednom ili kombinacijom raspoloživih tehnologija kao što su: tamponiranje, cementacija i zacevljenje.

6

1 Zacevljenje

Zacevljenje bušotine obložnim kolonama obavlja se iz dva razloga: zbog sprečavanja zarušavanja zidova bušotine i zbog izolacije bušotine od šupljina u stenskom masivu koje su nabušene.

Obložne kolone su u stvari sastav više tankozidnih bešavnih cevi koje na jednom kraju imaju spoljni, a na drugom unutrašnji navoj (slika br. 2). Formiranje obložnih kolona obavlja se uvrtanjem jedne cevi u drugu.

Slika 2. Zaštitna cev

Takođe se izrađuju i obložne cevi koje se nastavljaju pomoću spojnica. Zidovi obložnih kolona su veoma tanki i zato se one izrađuju od visoko kvalitetnog čelika. U oba standarda, Craelius i DCDMA za svaki prečnik bušenja predviđen je odgovarajući prečnik obložne kolone.

7

Nailaskom na veće i komplikovane poteškoće čitavom dužinom bušotine, predviđa se ugrađivanje 1-3 obložne kolone u bušotinu, teleskopskim redosledom (slika br. 3). Obložne kolone su u bušotini opterećene na istezanje koje je najveće na spoju poslednje (najviše) i pretposlednje cevi. Najveće opterećenje na istezanje je u fazi vađenja obložnih kolona iz bušotine. Kritično mesto je navoj. Osim ovoga obložne kolone su opterećene i na pritisak ispirnog fluida u bušotini i slojni pritisak sa spoljne strane kolone. Kod operacije spuštanja obložne kolone u bušotinu događa se da kolona nasedne na izbočine na zidu bušotine koje se savlađuju rotacijom obložne kolone.Iz ovog razloga na prvu cev kolone se navrne takozvana peta. Ova peta može biti obična nazubljena cev ili je to specijalno urađena kruna za obložnu kolonu sa tvrdim metalom ili dijamantska (slika br. 4).

Kod istražnog bušenja u čvrstim mineralnim sirovinama zaštitne kolone se nikad ne cementiraju jer se po završenom istraživanju izvlače iz bušotine i ponovo koriste.

Prilikom spuštanja i vađenja obložne kolone ista se mora zadržati dok se odvrće ili navrće cev iznad ušća bušotine. U tu svrhu koriste se zadržači zaštitnih kolona (slika br. 5).

8

∅ spoljni, mm∅ unutrašnji, mm

4437

5447

6457

7467

8477

9889

113104

128119

143134

masa, kg/m 3,5 4,4 5,1 6,3 7,2 10,5 12,4 13,8 15,4

Slika 3. Set zaštitnih cevi metričkog standarda

Slika 4. Bušaće krune za obložne cevi

9

Slika 5. Zadržač obložnih kolona

Po završenom bušenju istražne bušotine, pre njene likvidacije poželjno je izvaditi upotrebljene obložne kolone kako bi se smanjili troškovi bušenja. Ponekad bušaće postrojenje ne može da savlada otpor izvlačenju iz bušotine koji pruža obložna kolona. To se najčešće događa kada se buši kroz stene sklone bubrenju. U tim slučajevima za izvlačenje obložnih kolona koriste se hidraulične dizalice (slika br. 6). Kada se ne može izvaditi kompletna obložna kolona ona se specijalnim hidrauličnim sekačima seče na manje komade pa se oni jedan po jedan izvlače iz bušotine.

Cevi od kojih se formira obložna kolona izrađuju se sa levim i desnim navojem. Obložne kolone sa levim navojem upotrebljavaju se kada se kolona ne spušta do dna bušotine nego ostaje da visi obešena o specijalnu prirubnicu na površini.

10

Ovo se radi da prilikom bušenja ne bi došlo do odvijanja navoja i rastavljanja kolone, a što bi onemogućilo vađenje jezgrenog aparata. Kada se kolone spuštaju na dno bušotine one mogu da imaju desni navoj. Posebna obložna kolona je takozvana uvodna kolona koja ima zadatak da zaštiti bušotinu od zarušavanja površinskih naslaga koje su uglavnom rastresite. Uvodna kolona u ovom slučaju ima zadatak da omogući normalnu cirkulaciju isplake i osigura projektovani pravac bušenja (slika br. 7).

Slika 7. Uvodna kolona Slika 6. Hidraulična dizalica za izvlačenje obložnih kolona

11

2 Tamponiranje

Tamponiranje je tehnološki postupak izolacije bušotine od šupljina (pukotina, prslina) u steni koje ometaju normalno odvijanje procesa bušenja. Tamponiranje se vrši kvalitetnom sirovom glinom. Koristi se jedan od dva načina tamponiranja zavisno od uslova.

Vodonosni horizonti su najčešće od okolnih stena izolovani vodonepropusnim glinovitim slojem (slika br. 8). Kada bušotina uđe u vodonosni horizont nastaju poteškoće u režimu ispiranja bušotine, pa i režimu bušenja uopšte. U ovim slučajevima izolacija vodonosnog horizonta ostvaruje se tamponiranjem.

Poslednjih nekoliko metara bušotine u glinovitoj steni izolatoru vodonosnog horizonta izbuše se prvim manjim standardnim prečnikom od onog kojim je do tad bušeno. Potom se u bušotinu spušta kolona zaštitnih cevi i vrši njeno utiskivanje u ovu užu bušotinu. Ovakvim utiskivanjem stvara se tampon i izolacija vodonosnog horizonta. Utiskivanje se vrši presom ili laganim udarima. Ovaj način tamponiranja se primenjuje na malim dubinama i kada se voda nalazi pod malim pritiskom.

12

Slika 8. Tamponiranje utiskivanjem obložne kolone u glinovitu stenu

Slika 9. Tamponiranje utiskivanjem gline oko obložne kolone

13

Ovaj postupak se ponavlja sve dok se ne formira čep visine nekoliko metara. Teg kojim se vrši tamponiranje ima prečnik nekoliko milimetara manji od unutrašnjeg prečnika obložne kolone. Da bi tampon imao pravilan prstenast oblik na donjem kraju obložne cevi navare se centralizeri čija je debljina jednaka polovini razlike u prečniku bušotine i prečniku obložne kolone. Najčešće se postavljaju tri ili četiri centralizera.

Posle svakog tamponiranja vrši se provera funkcionalnosti tampona. Kada tamponiranje treba da spreči gubitak isplake iz bušotine provera se obavlja na sledeći način. Bušotina se napuni vodom do vrha i ako posle desetak časova nema promene nivoa vode tampon je uspeo. U drugom slučaju, kada se tamponiranjem sprečava dotok vode iz stene kolektora, bušotina se kašikom isprazni od vode. Ako posle navedenog vremena nema doticanja vode u bušotinu tamponiranje je uspelo. Ako tamponiranje ne uspe, ne prođe proveru, postupak se ponavlja.

14

3 Cementacija

Cementacija je postupak utiskivanja cementnog mleka, konzistencije pogodne za pumpanje, u prostor koji se cementira.

Cementacija se koristi za učvršćenje kolone zaštitnih cevi za okolnu stenu. Ovaj postupak se u istražnom bušenju sa jezgrovanjem ne koristi osim izuzetno kada druge metode izolacije ne daju rezultata.

Cementacijom se popunjavaju i zatvaraju pukotine u steni kroz koje se gubi isplaka ili kroz koje u bušotinu dolazi voda.

Cementacijom se određeni delovi stene, u kojima je bušotina sklona zarušavanju, mogu stabilizovati i bez ugradnje kolone zaštitnih cevi.

Osnovni materijali za cementaciju su portland cement i voda. Cement treba da se odlikuje što dužim vremenom početka vezivanja, što kraćim vremenom stvrdnjavanja i što većom čvrstoćom cementnog kamena. Osim toga cementni kamen treba da ima što je moguće manju poroznost. Poroznost je u direktnoj zavisnosti od vodocementnog faktora, odnosno od količine vode u cementacionoj mešavini. Voda mora biti čista bez organskih primesa, kiselina i drugih štetnih materija. Postoje razni postupci utiskivanja cementne smeše tj. cementacije.

15

Izuzetno je značajno da se kompletan postupak cementacije obavi odjednom i bez prekida. Cementacija mora da se završi pre početka vezivanja cementnog mleka. Nikakve aktivnosti u bušotini se ne preduzimaju pre nego što cementni kamen postigne dovoljnu čvrstoću. Početak vezivanja, kraj vezivanja i čvrstoća cementnog kamena se određuju na etalonu koji se izlije od smeše kojom je vršena cementacija. I uspešnost postupka cementacije se takođe proverava i ako cementacija nije uspela postupak se ponavlja. Provera se vrši upumpavanjem vode pod pritiskom u bušotinu. Ako nema znatnog pada pritiska vode u bušotini cementacija je uspela.

4 Cementacija zaštitnih cevi

Cementacija niza zaštitnih cevi u kanalu bušotine se izvodi radi:- učvršćenja zaštitnih cevi u bušotini;- sprečavanja proticanja slojnih fluida u prostoru iza zaštitnih cevi (naročito

izolacija proizvodnih formacija);- onemogućavanja dejstva korozivnih slojnih fluida na cevi.

16

Cementna mešavina koja se koristi prilikom ove operacije se dobija od portland-cementa i mora da ispuni određene uslove koji zavise od dubine, pritisaka i temperature koji vladaju u kanalu bušotine. Prema tim uslovima postoji klasifikacija cementa za uslove u kojima mogu biti upotrebljeni. Pored toga zavisno od uslova u bušotini i svrhe koja se želi postoje i dodaci cementu koji mogu podeliti na: ubrzivače zgušćivanja i vezivanja, usporivače zgušćivanja i vezivanja, dodatke za smanjenje težine, dodatke za povećanje težine i dodatke pri gubitku cirkulacije.

Postupak cementacije niza zaštitnih cevi se obavlja uz pomoć cementacionih agragata (posebnih vozila sa opremom za izradu i potiskivanje cementne mešavine u bušotinu). Na vrhu niza zaštitnih cevi je glava za cementaciju koja služi kao držač čepova i na koju se priključuju potisni vodovi pumpi agregata i pumpi bušaće garniture.

Niz zaštitnih cevi je opremljen cementacionom petom koja se postavlja na prvu cev i koja treba da olakša ugradnju. Između prve i druge cevi se ugrađuje zaustavna ploča sa funkcijom da zaustavi donji i gornji čep pri cementaciji. U niz se postavljaju i centralizeri sa funkcijom da drže zaštitne cevi odmaknute od zida bušotine radi ravnomernog ispunjavanja prstenastog prostora cementnom mešavinom.

17

Pre početka utiskivanja cementne mešavine oslobađa se donji čep tako da ga mešavina potiskuje ispred sve do nailaska na zaustavnu ploču. Tada usled povećanja pritiska dolazi do probijanja dijafragme donjeg čepa i cementna mešavina prolazi kroz udarnu ploču i petu u prstenasti prostor između kolone zaštitnih cevi i zida bušotine. Nakon utiskivanja celokupne mešavine oslobađa se gornji čep koji potiskivan isplakom čisti unutrašnje zidove kolone zaštitnih cevi sve do zaustavljanja na donjem čepu (slika br. 10).

Kada je nemoguće izvesti cementaciju zbog velike dužine zaštitnih cevi ili formacija u kojima bi došlo do gubitka mešavine, koristi se tzv. višestepena cementacija. Pri tome se prvo cementira jedna sekcija, a zatim se iznad tog intervala cementira druga sekcija. Ovo se postiže pomoću posebnih ventila koji se postavljaju na određenim mestima u nizu zaštitnih cevi pri ugradnji.

18Slika 10. Proces cementacije zaštitnih cevi

19

KRAJ