Cauzele manifestărilor eruptive pot fi diverse : [302764]

INTRODUCERE

Manifestările și erupțiile se produc atunci când presiunea exercitată de către fluidul din sondă asupra stratului este inferioară presiunii din strat .

Cauzele manifestărilor eruptive pot fi diverse :

– Lipsa de atenție a personalului care controlează fluidul ce iese din sondă ;

– Extragerea garniturii de foraj cu prăjini manșonate sau extragerea cu viteză mare a garniturii de foraj prin fluide vâscoase ( ceea ce are ca efect pistonarea cu golirea parțială a puțului ).

– Neumplerea sistematică a puțului cu fluid în timpul extragerii prăjinilor sau a țevilor de extracție ;

– Oprirea îndelungată a lucrului , [anonimizat] , micșorându-și greutatea specifică . [anonimizat];

– Nu se circulă timp suficient noroiul de la reluarea forajului sau la extragerea sapei .

[anonimizat]:

– gazeificarea fluidului din puț ;

– ieșirea din puț a unei cantități mai mari de fluide decât aceea care se pompează;

– [anonimizat] .

[anonimizat] . Acestea mai pot fi agravate și de unele condiții ca :

– manipularea greșită sau întârziată a instalației de prevenire ;

– starea necorespunzătoare a instalației de prevenire ( [anonimizat] , montaj necorespunzător)

– [anonimizat].

Pentru prevenirea eruptiilor trebuie respectate următoarele principii de baza în totalitatea lor:

– [anonimizat] a le combate imediat;

– operațiile în sondă ( la foraj și exploatare ) să se facă numai prin instalațiile de prevenire montate la gura sondei ;

– instalația de prevenire trebuie să corespundă presiunii așteptate ; să fie completă și corect montată ; [anonimizat];

– sonda trebuie să fie prevăzută cu echipament auxiliar corespunzător ( pompe, [anonimizat], etc. )

– personalul echipei trebuie să fie bine instruit și să execute mereu exerciții practice de manipulare a instalației de prevenire a erupțiilor;

[anonimizat] , strângeri de gaură . [anonimizat] , breciile de sare și intercalațiile de marne cu gipsuri și anhidrite . Fenomenele sunt amplificate când unghiul de înclinare a stratelor crește sau când regimul de foraj nu este corespunzător ales.

Dărâmările și cavernele pot fi prevenite prin folosirea unui noroi vâscos și cu filtrant redus (tratat cu CMC) . În marnele instabile rezultate bune au dat fluidele emulsionate . [anonimizat] , [anonimizat] , poate preveni asemenea fenomene .

Strângerile de gaură sunt datorate deformaților plastice ale rocilor sub acțiunea de hidratare a marnelor , argilelor , ligniților , anhidritului . în adâncime asemenea deformări au loc datorită presiunii litostatice , la traversarea sării , marnelor gipsului , anhidritului . pentru a preveni asemenea complicații se reduce filtrantul fluidului , se folosesc fluide pe baza de calciu , eventual emulsionate și îngreunate .

Pierderile de circulație constau în pătrunderea parțială sau totală a fluidelor de circulație în formațiunile traversate . Se pot datora existenței de pori fisuri , caverne în formatiuniile traversate sau a unei tehnologi necorespunzătoare că : forajul cu fluide grele , circulația cu debit mare și fluid vâscos , formarea de manșoane pe sapă sau garnitură , pornirea bruscă a circulației , introducerea cu viteză mare a sapei sau a coloanelor care creează presiuni mari asupra formațiunilor , provocând pierderea fluidelor sau fisurarea formațiunilor . Formațiunile cele mai receptive sunt nisipurile , calcarele , conglomeratele necimentate .

CAPITOLUL I.

GEOLOGIA STRUCTURII

I.1. GEOMORFOLOGIE

Structura Moreni este situata in zona cutelor diapire din Avanfosa Carpatica, zona caracterizata printr-un diapirism salin exagerat si prin prezenta rocilor sursa in acelasi areal cu rocile magazin.

Geografic, structura Moreni este amplasata la cca. 25 km NV de municipiul Ploiesti, in zona municipiul Moreni.

Figura 1.1. Amplasarea geologica regionala

Zacamantul Moreni cuprinde 3 sectoare distincte, respectiv Moreni Sud, sectorul Moreni Nord si sectorul Filipesti, obiectivele cele mai importante fiind situate pe cele 2 flancuri-Sud si Nord – ale structurii Moreni.

Prin complexitatea si gigantismul sau, structura Moreni constituie o adevarata Megastructura, astfel ca a fost prezentata in numeroase lucrari de specialitate si in studii de cercetare si proiectare realizate de I.C.P.T. Campina.

Sondele sapata pe structura Moreni au traversat depozite ale Neogenului si Paleogenului, punand in evidenta un sediment foarte gros, respectiv au traversat la 6000 m adancime si reconstituit geofizic, pe calculator, pana la 10000 m adancime.

In sectorul Moreni Sud, sunt productive zacamintele Helvetian, Meotian III, Meotian Intermediar, Meotian II, Meotian I, Drader III, Drader (I+II), Moreni, Dacian Intermediar, Gross, Dacian Superior, Levantin 3 si Levantin 2.

Acumularile de titei din Helvetian sunt in zone “cap de strat”, iar celelalte zacaminte sunt stratiforme si sunt productive pe toata suprafata sectorului Moreni Sud. Fac exceptie M II si M int. care sunt productive pe o suprafata mica din zona mediana a structurii, astfel ca reprezinta obiective productive de importanta redusa. Stratele productive sunt inclinate de la nord catre sud cu 15 – 40 grade.

Rocile colectoare sunt alcatuite din nisipuri cu grad mare de consolidare variabil, iar titeiul continut difera de la un zacamant la altul.

Astfel, la Helvetian si Meotian. titeiul este parafinos, la zacamintele din Dacian titeiul este neparafinos, iar titeiul din Levantin este asfaltos, greu si foarte vascos.

Gazele de zacamant sunt gaze bogate in fractii grele, iar apele de zacamant sunt de tipul clorura de sodiu sau bicarbonat de sodiu, cu salinitate care creste de la 80 – 100 kg sare /vagon, la Levantin pana la 2000 -3000 kg sare/vagon la MIII si Helvetian.

Capacanele sunt mixte, respectiv structurale, stratigrafice si litologice, iar mecanismele naturale de dezlocuire –recuperare sunt de tip combinat fiind date de destinderea elastica a sistemului roca-fluide, de destinderea gazelor asociate (gazele dizolvate si cele din zonele “cap de gaze” – primar sau secundar), precum si de factorul gravitational.

Exploatare zacamintelor de titei de la Moreni Sud a inceput in anul 1898 si s-a facut preponderent in regim primar, cu exceptia zacamantului Levantin la care s-a aplicat injectia de abur, ciclica sau continua.

La alte zacaminte s-au aplicat – la nivel experimental, semiindustrial sau industrial urmatoarele metode de recuperare secundara a titeiului:

– injectia de apa la M III, Drader III, Drader (I+II), Moreni, Dacian Intermediar, Gross si Dacian Superior;

– injectia de gaze – la M III si Drader III;

– injectia de solutii de polimeri – la M III si M I;

– injectia de microorganisme la M I;

– combustia subterana – la Drader III;

– injectia de abur – ciclica si continua, la Levantin.

Principalele dificultati in exploatare au fost generate de viiturile de nisip – la Levantin, Dacian Superior, Gross, Dacian Intermediar, Moreni, Drader, M I, M III si Helvetian, de vascozitatea mare a titeiului din Levantin, de multe probe de productie neconcludente de la M III, M I si Dr. III, de gradul redus de cunoastere a zacamantului Helvetian, precum si de iesirea prematura din functie a multor sonde prin avarierea coloanelor de exploatare.

Din cauza lipsei unor masuri sustinute de mentinere a energiei de zacamant, majoritatea zacamintelor de titei de la Moreni Sud sunt depletate si se afla intr-un stadiu avansat de exploatare.

Cu toate acestea cateva zacaminte – Helvetian, M III, Drader (I+II+III) si Levantin – au un potential productiv ridicat si perspective de dezvoltare a exploatarii.

Lucrari executate pentru descoperirea petrolului si pentru dezvoltarea productiei

Existenta puturilor de petrol din raza localitatii Moreni a fost mentionata pentru prima data, in anul 1862 de catre Jakson Braun, conducatorul Bancii Otomane din Bucuresti care a fondat societatea “Valachian Petroleum et Co”.

Primele puturi – cu adancimea de 60 – 80 m – au fost semnalate in zona Gura Ocnitei, iar prima sonda a fost sapata in anul 1899 de catre americanul Holl. Sonda respectiva avea adancimea de 333 m si a atins productia maxima (100 t/zi) in trimestrul I 1900.

Schela Mare care exploata zacamintele Levantin si Dacian din zona Gura Ocnitei – a raportat prima productie oficiala de titei in anul 1898 si anume 544 tone, apoi 5143 tone in 1899.

In anul 1903, Schela Mare avea in patrimoniu 53 puturi cu adancimea de 20 – 177 m si 14 sonde cu adancimea de 90 – 413 m.

La inceputul exploatarii,majoritatea sondelor au produs eruptiv, iar apoi in pompaj de adancime, iar in perioada 1950 – 1965 s-a utilizat si gazliftul. De altfel, dupa anul 1950 a inceput si exploatarea organizata a zacamintelor de titei de la Moreni Sud, respectiv pe baza unor studii din ce in ce mai laborioase.

Pentru intensificarea exploatarii si cresterea recuperarii titeiului s-au aplicat diferite metode de recuperare secundara. Astfel, s-a aplicat injectia conventionala de apa (la M III, M I,Dr. II, Dr. I, Moreni, Dacian Intermediar, Gross si Dacian Superior), injectia de gaze (la M III si Dr. III), injectia de polimeri (experimental la M III si M I), injectia de solutii alcaline (la M I), injectia de microorganisme (experimental la M I), combustia subterana (experimental la Dr. I, II, III) si injectia de abur – la Levantin.

I.2. MODELUL GEOLOGIC

Sectorul Moreni Sud reprezinta flancul sudic al zonei anticlinale Calinesti – Filipesti – Piscuri – Moreni – Gura Ocnitei si apartine, din punct de vedere geologic, zonelor cutelor diapire din cadrul Avanfosei pericarpatice, alcatuita din mio-pliocene (formatiuni de molasa).

Subzona mio-pliocena din Muntenia Centrala se dezvolta intre Valea Buzaului la Est, Valea Dambovitei la Vest, limita depozitelor neogene la nord si Platforma Moesica la Sud. Conform datelor obtinute din foraje, ea incaleca de-a lungul faliei Pericarpatice, Platforma Moesica din fata, datorita actiunii de strapungere spre nord a acesteia. Prezenta in cuprinsul ei a cutelor de diapir i-a atras in parte si denumirea de “zona cutelor diapire”.

In sens strict,zona cutelor diapire este cuprinsa intre Valea Cricovului Sarat la est, Valea Dambovitei la Vest, Flisul Paleogen (pintenii de Homoraciu si de Valeni) la nord si falia Pericarpatica la sud.

In cadrul acestei zone se disting patru siruri de anticlinale orientate aproximativ est-vest, structura studiata facand parte din aliamentul Tintea-Baicoi-Floresti-Calinesti-Filipesti-Moreni-Gura Ocnitei-Razvad-Ochiuri) denumit si “zona cutelor diapire exagerate”, zona cea mai importanta petrolifera dintre toate aliniamentele.

Ea cuprinde structuri anticlinale in care sarea stranate,pe alocuri in intregime, bolta pliocenasi apare la suprafata, sau este acoperita de o cuvertura subtire de depozite cuaternare.

Sarea diapira ia forma de ciuperca, usor aplecata peste flancul sudic relativ mai scufundat fata de flancul nordic.

Evolutia geologica a zonei cutelor diapire este strans legata de evolutia geologica a zonei neogene in cadrul careia se individualizeaza dupa durata sedimentarii si dupa evolutia tectonica.

Evolutia formatiunilor de molasa din unitatea pericarpatica si implicit a cutelor diapire a inceput in Badenian (Tortonianul Superior) sub actiunea miscarilor stirice si s-a incheiat in urma orogenezei valahice de la inceputul Quaternarului.

Sedimentele care alcatuiesc zona neogena s-au format in aria depresiunii care a luat nastere in stadiul final al evolutiei geosinclinalului, la inceputul miocenului, ca rezultat al ridicarii lantului carpatic. In evolutia acestui geosinclinal se pot distinge mai multe paleomedii de sedimentare:

– un stadiu marin in Aqvitanian si Burdigalian

– un stadiu salmastru in Sarmatian

– un stadiu lacustru in Pliocen

– un stadiu continental in Cuaternar

In constituirea acestei depresiuni, delimitata ca “avanfosa carpatica”, se distinge o parte interna (epicarpatica), cutata si complicata prin participarea sarii, mai ales in zona cutelor diapire si o parte externa (epiplatformica), necutata, care a antrenat in subsidenta marginea vorlandului. Astfel definita, avanfosa carpatica cuprinde totalitatea evenimentelor geologice care au avut loc in stadiul final al dezvoltarii orogenului carpatic, incepand din miocenul inferior.

I.3. STRATIGRAFIA ȘI LITOLOGIA

Lucrările de foraj executate până în prezent în zonă au dovedit că în alcătuirea aliniamentului structural intră depozite sedimentare aparținând Oligocenului, Miocenului (reprezentat prin Helvețian și Burdigalian cu sare) și Pliocenului (reprezentat prin toate etajele sale Meotian, Pontian, Dacian, Levantin).

Miocenul, dezvoltat in facies psefito-pelitic, are calitati atat de roca generatoare de hidrocarburi, cat si de roca colectoare. Miocenul este reprezentat in zona prin Helvetian, alcatuit din gresii si nisipuri consolidate, grosimea totala a stratelor putand atinge peste 600 m.

Pliocenul, dezvoltat in facies predominant pelitic, cuprinde depozite meotiene, pontiene, daciene si romaniene (Levantine).

Meotianul reprezinta unul din principalele obiective productive din cadrul structurii, fiind alcatuit dintr-o succesiune de complexe nisipoase, separate prin marne, cu o grosime totala de 250 m.

Pontianul este preponderent marnos cu intercalatii subtiri de nisipuri si foarte rar strate de carbuni, grosimea stratelor avand in jur de 600 m si nu contine hidrocarburi, constituind formatiunea protectoare pentru acumularile din formatiunile subjacente.

Dacianul reprezinta principalul obiectiv productiv al structurii si cuprinde o succesiune de complexe nisipoase fine, in general neconsolidate, marne nisipoase si izolat carbuni. Grosimea totala a stratelor este cuprinsa intre 500 si 600 m.

Dacianul a fost împărțit (de jos în sus) în mai multe complexe poros permeabile cu hidrocarburi:

– complexul “a” este format din 3 pachete nisipoase (III, II și I) cu grosime de 50-80 m, separate prin intercalații marno argiloase subțiri, mai bine individualizate pe flancul sudic;

– complexul “b” se prezintă de cele mai multe ori sub forma unui singur pachet nisipos, cu o grosime de 25-30 m;

– Dacianul intermediar a fost pus în evidență numai pe flancul sudic și este alcătuit din nisipuri în alternanță cu marne și argile, având o grosime de 40-45 m;

– complexul “c”, dezvoltat de asemenea pe flancul sudic este constituit dintr-un pachet nisipos cu o grosime de circa 40-50 m.

– Dacianul superior este dezvoltat într-un facies predominant nisipos cu intercalații marnoase, pe ambele flancuri ale structurii, cu o grosime de 100-110 m;

Complexele Grup II și respectiv Grup I sunt alcătuite din pachete nisipoase separate de marne și argile și se întâlnesc în cadrul flancului nordic.

Grosimea acestor complexe poate atinge 150 m.

Grosimea totală a Dacianului în zona în care se sapă sonda se estimează la 650 m.

Levantinul (Romanianul), dispus in concordanta stratigrafica cu formatiunile Daciene – este reprezentat prin depozite arenitice mai grosiere cu fauna dulcicola, fiind dezvolat preponderent in sectorul sudic.

Grosimea totala a stratelor depaseste 800 m in sinclinal.

Levantinul a fost separat in trei complexe de strate, complexele productive, Levantin II si Levantin III, fiind productive in zona limitrofa diapirului de sare.

Figura 1.2.Grosimea totala a stratelor

I.4. TECTONICA STRUCTURII

Structura Gura Ocnitei-Moreni-Filipesti se prezinta sub forma unui anticlinal orientat NV-SE, strapuns de un diapir salifer care afloreaza in zona centrala (este cel mai mare diapir de sare din Romania).

Figura 1.3. Sectiune geologica transversala

Acesta imparte structura in 2 flancuri (nordic si sudic). La randul lor fiecare din aceste flancuri este afectat de o serie de accidente tectonice mai mult sau mai putin etanse.

Sectorul Moreni Sud reprezinta un monoclin faliat cu inclinare spre sud-est.

Burdigalianul (Helvețianul) are înclinări de aproximativ 80ș, iar Meoțianul, Dacianul și Levantinul– de 20-30ș.

Tectonica structurii este strâns legată de evoluția zonei cutelor diapire, imaginea actuala fiind rezultatul mișcărilor orogenice stirică și valahă. Acestea au determinat evoluția ascensională a diapirului salifer până la suprafață și ulterior apariția unui sistem de falii normale.

Falia Valea Morții – situația in vestul structurii este o consecința a diapirismului sării de vârstă Acvitanian – Burdigaliana. Aceasta separa structura Dealul Bătrân (cu formatiunile colectoare de hidrocarburi situate pe un prag structural mai ridicat cu 500 – 600 m) de zona Gura Ocnitei a sectorului Moreni Sud al anticlinalului Calinesti-Filipesti-Bana-Piscuri-Moreni-Gura Ocnitei.

În est, sectorul Moreni Sud este delimitat de structura Filipești prin falia transversală Palanca. În partea de nord este delimitat de sectorul Moreni Nord printr-un diapir de sare, care în partea vestica iese la zi, iar spre est se scufunda. Sarea străpunge formatiunile din Helvețian, Meoțian, Dacian și Levantin .

Evolutia diapirului de sare de la Moreni este similara cu cea din bazinul Zechstein din Germania, unde se dezvolta un complex de diapire de varsta permiana.

Figura 1.4. Harta structurala

I.5. GEOLOGIA ZACAMINTELOR (Dacian)

Stratigrafia

Coloana stratigrafica a zacamintelor evidentiate prin sondele de explorare si exploatare pe intreg sectorul Moreni Sud este constituita din depozite aparinand Helvetianului, Meotianului, Dacianului si Levantinului.

Dacianul depus in continuitate de sedimentare deasupra seriei pelitice a Pontianului, reprezinta principala formatiune productiva din cadrul zacamantului comercial. Este format din nisipuri si gresii cu intercalatii de marne si argile. Intercalatiile nisipoase apar cu o frecventa mai mare in partea inferioara a profilului, unde se gasesc si intercalatii de carbune. Grosimea medie a Dacianului este de 400 – 450 m, aceasta scade in zona de apex unde ajunge la cca. 100 m.

Rocile colectoare din Meotian sunt alcătuite din gresii și nisipuri cu grad de consolidare variabil.

Meotianul urmeaza peste Helvetian si este format din 4 pachete nisipoase la Meoțian III, Meoțian Intermediar, Meoțian II, Meoțian I.

Acestea sunt separate prin intercalatii marno-argiloase.

Figura 1.5. Profil electric

Tectonica

Tectonica zacamintelor situate de-a lungul aliniamentului structural Gura Ocnitei – Moreni – Piscuri – Filipesti este influentata de miscarea ascensionala a diapirului salifer si de impingerea tangentiala dinspre nord.

Aceasta a generat inclinarea stratelor si ruperea lor de-a lungul unui sistem de falii axiale, unde sarea a putut fi ejectata. Astfel, s-a produs coborarea flancului sudic si incalecarea lui de catre cel nordic. Flancul sudic este separat in partea de vest de structura Dealul Batran printr-o zona afectata de numeroase accidente tectonice denumita “Zona de deranjament tectonic”; cea mai importanta falie din zona este Valea Mortii.

In acest perimetru la nivelul Dacianului, miscarea ascensionala a samburelui de sare a fragmentat structura in 3 blocuri tectonice, numerotate de la vest la est: blocul I, II si III. Acestea coboara in trepte si se afunda catre est, unde se invecineaza cu sectorul Moreni Sud.

In partea de est – falia Palanca, denumita astfel dupa paraul cu acelasi nume, separa sectorul Filipesti de Moreni Sud printr-o zona de decrosare cu lungimea de aproximativ 200 m.

In afara de aceste falii, structura a fost afectata de numeroase alte accidente transversale,mai des intalnite in partea de est.

Sarea care separa cele doua flancuri – nord si sud- are un contur neregulat si se dezvolta pe suprafete cu latimea cuprinsa intre 1 si 3 km. La Gura Ocnitei si Moreni masivul de sare are pozitie verticala, iar in sectorul Bana-Piscuri-Filipesti acesta inclina catre nord.

Aici samburele de sare a avut o evolutie diferita, miscarea de ridicare s-a dezvoltat sub forma a doua ramuri distincte. In interiorul lor, depozitele sedimentare de varsta Helvetian, Pontian, Meotian si Dacian au fost interceptate la adancimi izobatice mai mici decat in zonele vecine. In acest sector depozitele sedimentare sunt cunoscute sub numele de “depozite de cuveta”. Zacamintele ce apartin de sectorul sudic al structurii Moreni au o orientare generala nord – vest sud – est.

Tipul de capcana si de zacamant

Capcanele puse in evidenta prin lucrarile de prospectiune si explorare geologica si geofizica sunt in cea mai mare parte de tip structural (sub forma de monoclina faliat si delimitat de diapirul de sare) si stratigrafic. Zacamintele sunt de tip stratiform, ecranate tectonic si partial stratigrafic. In functie de relatia structurala cu diapirul de sare, capcanele difera pe verticala la fiecare obiectiv productiv.

Cele mai profunde zacaminte exploatate pe structura Moreni se gasesc la nivelul Helvetianului. Aici sunt intalnite capcane stratigrafice asociate discordantei Meotian/Helvetian. La acest nivel pot aparea si capcane tectonice formate post depozitional de tipul: capcane formate prin ruperea stratului prin faliere la distanta de diapir si capcane formate prin ruperea stratului prin falierea limitrofa diapirului.

La nivelul Meotianului, diapirul de sare strapunge stiva de sedimente, capcanele puse in evidenta sunt: capcane inchise pe peretele sarii si capcane subtile. Mai pot apare si capcane de tip litologic, unde stratele poroase sunt efilate (Meotian Intermediar, Meotian II).

Stiva de sedimente corspunzatoare nivelului Dacian, a fost deformata de samburele diapir, nefiind strapunsa in totalitate. Interactiunea dintre samburele de sare si stiva de sedimente a condus la formarea unor capcane de tip “cap rock”, si capcane asociate zonei de greaben formate prin extensia acestuia.

Zăcămantul de petrol din Meotian este stratiform, ecranat tectonic, iar capcana este structurală.

I.6. MODELUL FIZIC

Principalii parametri fizici ai zacamantului

Presiunea inițială si temperatura de zăcământ s-au determinat pe baza gradienților de presiune și temperatura rezultați din măsurătorile efectuate, funcție de adâncimea de situare a obiectivului de interes. Zăcămintele sunt de țiței cu gaze dizolvate si țiței cu gaze dizolvate si cap de gaze.

Pentru Sectorul Moreni Sud de pe structura Gura Ocnitei Moreni Piscuri Filipesti, gradientul de presiune este de 0.112 at/m iar cel de temperatura este de 0.034 C/m. Pentru Draderul III, la adâncimea medie de circa 920 m, presiunea initială medie are valoarea de 103 at, iar temperatura de zăcământ medie de 42 C.

Proprietățile fizice care definesc capacitatea de înmagazinare (porozitatea și saturația în țiței) și de curgere (permeabilitatea) au fost determinate pe baza rezultatelor analizelor de carote extrase. Pentru stabilirea parametrilor fizici ai fluidelor in condiții de zăcământ s-au folosit PVT –urile. Valorile sunt prezentate în tabelul de mai jos.

Regimul de zăcământ este natural, dat de expansiunea gazelor ieșite din soluție.

Titeiul

Titeiul din zacamintul Meotian este parafinos, de tip C, cu densitatea de 830 kg/m3 in conditii standard si vascozitatea dinamica de 5 cP in zacamant.

Gazele

Contin 80% CH4, gazele asociate din zacamintele de la Moreni sunt gaze bogate in fractii grele, continutul de gazolina fiind de 200-400 g/m3. Acest lucru a permis dezbenzinarea gazelor extrase in cea mai mare parte a exploatarii.

Apele de zacamant

Apa din zacamantele Meotian este de tip CaCl2, grupa cloruri, subgrupa sodiu, dar salinitatea este mai redusa, respectiv 1000 – 2000 kg sare/vagon.

Vascozitatea apei in zacamant este de 0.90 – 0.93 cP.

CAPITOLUL II.

ANALIZA SONDEI Ax FORATᾸ PE STRUCTURA MORENI

II.1. PROPRIETᾸȚILE ROCILOR ȊNTȂLNITE ȊN FORAJ ȘI GRADIENȚII DE PRESIUNE, FISURARE ȘI TEMPERATURᾸ.

Proprietățile rocilor întâlnite în foraj

Porozitatea

Pe baza analizelor de carote mecanice s-au determinat pentru porozitate valori cuprinse între 5% și 25%. Analiza diagrafiilor electrice efectuate la sondele noi pun în evidență, pentru acest parametru, valori care se încadrează în ordinul de mărime mai sus amintit.

Permeabilitatea

Ca și în cazul porozității și pentru acest parametru sunt luate în considerare valorile înregistrate în documente anterioare. Pentru permeabilitatea absolută paralelă cu stratificația, limitele de variație sunt cuprinse între 7 mD … 5430 mD.

Gradienți de presiune, fisurare și temperatură

Analiza și interpretarea complexă a informațiilor obținute în sondele săpate până în prezent pe structură (date geologice, din diagrafiile electrice și de la probe de producție și date de foraj), au permis evaluarea configurației cu adâncimea a gradienților de presiune și fisurare pentru succesiunea lito – stratigrafică estimată a fi întâlnită de sonda Ax Moreni.

Romanian + Dacian, predominant nisipos, slab consolidat, se caracterizează printr-un conținut de ape dulci/sălcii, pentru care se admit valori normale ale gradienților de presiune, de cca. 1,0 – 1,02 at/10 m, iar calculul gradienților de fisurare, pe intervalul cca. 0 – 650 m, indică valori de cca. 1,34 – 1,70 at/10 m, posibil mai scăzute în nisipurile grosiere din apropierea suprafeței terestre.

De asemenea, este posibil ca, în urma exploatării, la nivelul complexelor Drader III, II, I, Moreni, Dacian int., Gross și Levantin, să fie întâlnite valori mai scăzute ale gradienților de presiune și implicit ale celor de fisurare.

Ponțian, predominant marnos se relevă pe diagrafiile electrice cu un conținut de ape slab saline, pentru care se acceptă valori normale ale gradienților de presiune, de cca. 1,03 – 1,04 at/10 m, iar calculul gradienților de fisurare pe intervalul cca. 1060-1690 m indică valori de cel puțin 1,75 – 1,83 at/10 m.

Meoțian, se înscrie pe interpretarea datelor diagrafiilor electrice aproape de tendința de compactizare normală a depozitelor Mio – Pliocene, cu valori ale gradienților de presiune pentru intercalațiile pelitice de cca. 1,05 – 1,07 at/10 m, iar în stadiul inițial al exploatării, la nivelul complexelor nisipoase s-a apreciat o valoare inițială de cca. 1,00 at/10m.

Referitor la gradienții de fisurare, calculele efectuate pe intervalul cca. 1690

– 1870 m pun în evidență valori inițiale de cca. 1,80 – 1,81 at/10 m și posibile scăderi în colectoarele exploatate de până la cca. 1,59 – 1,60 at/10 m la M I ( posibil mai scăzute).

Helvețianul se înscrie cu valori normale ale gradienților de presione – cca. 1,10 at/10m, iar valorile gradienților de fisurare pot avea valori maxime de 1,82- 1,84 at/10m.

Din punct de vedere al gradientului geotermic, datele de producție atestă temperaturi stabilizate de cca. 80-830 C la adancimea finala a sondei (valoare gradientului geotermic 3,450 C/100 m).

Figura 2.1. Gradienți de presiune și fisurare estimați la sonda Ax Moreni

II.2. COMANDA GEOLOGO-TEHNICᾸ

În figura 2.2. este prezentată comanda geologo- tehnică a sondei de exploatare Ax Moreni, săpată la adâncimea finală de 2400 m având ca obiectiv Helvețianul.

Figura 2.2. Comanda geologo-tehnica

Programul de construcție al sondei Ax Moreni

Programul de construcție se prezintă în tabelul 2.1:

Sonda de exploatare Ax Moreni este alcătuită din trei coloane :

Coloana de ancoraj  13.3/8 in x 300 m – are rolul de a izola formațiunile de suprafață, aparținând dacianului, caracterizate printr-un grad mare de instabilitate și permeabilitate. Cimentarea se va realiza cu nivelul la suprafață.

După tubajul și cimentarea coloanei se va monta la gura puțului un sistem de etanșare și o instalație de prevenire a erupțiilor care va asigura desfășurarea forajului pentru faza următoare în condiții de securitate.

Se recomandă ca șiul acestei coloane să fie fixat într-un strat bine consolidat.

Coloana intermediară  9.5/8 in x 1700 m – se va tuba la limita P/M, permițând săparea intervalului următor cu un fluid adecvat deschiderii formațiunii productive. Coloana va fi cimentată cu nivel ciment la suprafață.

Coloana de exploatare  7 in x 2400 m – va fi cimentată până la 1500m și va permite executarea operațiilor de punere în producție și ulterior exploatarea zăcămintelor

Condiții tehnice necesare calculării coloanelor

Condițiile tehnice necesare calculării coloanelor sunt prezentate în tabelul 2.2:

Coloanele ce se tubează sunt prezentate în tabelul 2.3:

Construcția sondei se realizează pe baza unui program, numit program de construcție. Acesta cuprinde, în primul rând, programul de tubare și anume: adâncimea de introducere a

coloanelor de burlane care se consolidează pereții găurii de sondă, diametrul și grosimea burlanelor, calitatea oțelului și tipul îmbinărilor dintre ele. La acestea se adaugă, uneori, programul de sape, ca tip și diametru – inclusiv pe intervalul rămas netubat, programul de cimentare și echipamentul de extracție la sondele de exploatare.

Construcția proiectată determină, de regulă, echipamentul și sculele cu care se va executa sonda: instalația de foraj, diametrul și alcătuirea garniturilor de foraj folosite pe diverse intervale, echipamentele de investigare geologică și geofizică, de perforare și de probare. Schema de construcție determină, indirect, tipul și proprietățile fluidelor folosite, uneori și tehnologia de foraj aplicată.

II.3. METODICA STABILIRII PROGRAMULUI DE CONSTRUCTIE AL SONDEI

Construcția unei sonde cuprinde mai multe coloane de tubare, care poartă diverse nume, după scopul urmărit. Numărul lor este determinat de adâncimea finală, de dificultățile anticipate ori survenite în timpul forajului, scopul sondei , dar și de alți factori tehnici ori tehnologici.

De obicei, la gura sondei se tubează și se betonează, într-un beci săpat manual, un burlan de ghidare, fabricat din tablă sudată, care nu este considerată o componentă a programului de tubare.

Următoarea coloană de tubare – prima din programul de tubare dacă nu există un conductor, este coloana de suprafață (de ancoraj). Adâncimea de tubare a acesteia variază de la 50 – 100 m în sonde puțin adânci până la 1500 – 2000 m în sonde foarte adânci și unde nu există pericolul de manifestare a unor strate aflate mai sus de șiul ei. De obicei, ea are lungimea de câteva sute de metri.

Tubarea acestei coloane este obligatorie la toate sondele de petrol și gaze ori care ar putea intercepta strate purtătoare de hidrocarburi, pentru a putea monta instalația de prevenire a erupțiilor.

Coloana de exploatare (de producție) se tubează până la baza ultimului orizont productiv sau presupus productiv și face posibilă extracția petrolului sau gazelor, prin interiorul tubingului, în condiții de siguranță. Tubingul poate fi extras, reparat sau înlocuit ori de câte ori este nevoie și să permită să se efectueze diverse operații în interiorul coloanei de exploatare (înlocuiri de fluide, cimentări, curățiri de nisip etc.). Uneori, când zona productivă este bine consolidată, nu conține fluide nedorite și poate fi exploatată simultan, coloana de exploatare se tubează doar până deasupra zonei productive.

Dacă între șiul coloanei de suprafață și adâncimea de tubare a coloanei de exploatare sunt traversate formațiuni care îngreunează ori chiar împiedică forajul, se tubează una sau mai multe coloane intermediare. Sunt numite uneori coloane de protecție sau de foraj. Asemenea coloane se introduc pentru a izola strate în care se pierde noroiul de foraj, strate cu presiune ridicată, masive de sare, roci argiloase instabile, evitându-se anumite dificultăți la continuarea forajului sub aceste zone.

Unele coloane intermediare și de exploatare nu sunt tubate până la suprafață, ci numai până la șiul coloanelor precedente, pe intervalul netubat. Asemenea coloane sunt numite linere (coloane pierdute). Adeseori, linerele se întregesc până la suprafață, cu o coloana de întregire (de prelungire), cu același diametru sau cu diametru mai mare.

Programul de construcție al unei sonde este reprezentat grafic printr-o schema de construcție. Pe ea sunt precizate, în primul rând, coloanele de burlane, cu lungimea și diametrul lor, și intervalul rămas netubat, dacă există.

În figura 2.2. este prezentat programul de construcție al sondei A2 Moreni.

Figura 2.2. Programul de constructive al sondei Ax Moreni

În acest capitol sunt prezentate câteva reguli pentru stabilirea adâncimilor de tubare si pentru alegerea diametrului coloanelor.Numărul și adâncimea de tubare a coloanelor.

Pe tot parcursul traversării unui anumit interval, în orice punct al lui – atât timp cât el este liber, netubat, trebuie îndeplinite condițiile:

unde: pp – presiunea fluidelor din porii rocilor;

pn – presiunea noroiului din sondă;

pfis – presiunea de fisurare a rocilor

Dacă prima condiție n-ar fi îndeplinită, fluidele din pori ar pătrunde în sondă și ar avea loc o manifestare eruptivă; dacă n-ar fi îndeplinită a doua condiție, noroiul s-ar pierde în strate.

Diametrul coloanelor

De regulă se impune diametrul interior al coloanei de exploatare. Acesta determină diametrul celorlalte coloane din programul de construcție al unei sonde și implicit, diametrul sapelor folosite pentru fiecare coloana.

Coloana de exploatare se alege în funcție de debitele maxime așteptate, metoda de exploatare preconizată, diametrul echipamentelor de extracție și a celor de intervenție sau reparație disponibile, eventualitatea adâncirii sondei, modul de echipare al zonei productive. Ea trebuie să asigure folosirea optimă a energiei stratelor productive pentru ridicarea fluidelor la suprafață și transportul lor până la rezervoare, să permită realizarea regimului dorit de exploatare a zăcământului și a sondei.

La alcătuirea succesiunii sape-coloane sunt urmărite doua condiții.

Prima condiție impune ca în exteriorul coloanelor de burlane să existe un joc suficient de mare pentru introducerea lor fără dificultăți și pentru realizarea unor cimentări eficiente a spațiului inelar (figura 2.3.,a). mărimea acestui joc este determinată de rigiditatea burlanelor, tipul îmbinărilor, prezența unor dispozitive cum sunt centrorii și scarificatorii, lungimea și rectilinitatea intervalului deschis sub șiul coloanei precedente, existența unor zone ce pot provoca dificultăți de tubare, viteza de introducere. Burlanele cu diametrul mai mare sunt mai rigide și se înscriu mai dificil de-a lungul sondei, de aceea necesită jocuri mai largi. Asemenea jocurile sunt necesare și când intervalele deschise sunt lungi, cu dese schimbări de direcție, cu tendințe de strângere a pereților sau de fisurare a formațiunilor, ca urmare a suprapresiunilor create la introducerea și în timpul circulației.

Burlanele cu diametrul mufei mai apropiat de cel al corpului, cele cu mufă din corp fără praguri drepte și, bineînteles cele calibrate permit jocuri mai mici.

În concluzie, dacă se impune jocul radial minim δ, în dreptul mufelor, diametrul sapelor va fi:

cu Dm – diametrul exterior al mufelor (vezi fig. 2.3,a)

Jocurile uzuale variază între 7 și 70mm. Ele cresc cu diametrul coloanei și cu lungimea intervalului deschis. Pot fi mai mici pentru burlane calibrate și mai mari în zone cu tendința severă de strângere a pereților.

Figura 2.3. modul de stabilire a diametrului sapelor (a)

si a diametrului coloanelor de burlane (b)

Uneori se folosește noțiunea rația de tubare, definită astfel:

unde: Di reprezintă diametrul coloanei prin care trebuie să treacă sapele;

a – un joc ce ia în considerare toleranțele de la grosimea și diametrul nominal, precum și ovalitatea burlanelor; se admite a=2…5 mm;

DȘ – diametrul de șablonare a burlanelor, stabilit prin normele de fabricare și care ține seama de toleranțele maxime admise.

Intervale de cimentare

Prin cimentare se urmărește, în primul rând, izolarea tuturor stratelor purtătoare de fluide, fluide care ar putea circula prin spatele coloanelor de burlane provocând neplăceri. Se izolează stratele cu apa utilizabilă, zonele unde noroiul se poate pierde, masivele de sare, rocile argiloase sensibile la apă. Inelul de ciment mărește într-o oarecare masură, capacitatea portantă a coloanei,evită flambajul ei când apar forțe de compresiune periculoase și o protejează de acțiunea corozivă a apelor mineralizate.

Coloana de suprafață se cimentează pe toata înălțimea. În acest mod, se consolidează formațiunile de suprafață, împreună cu masivul de roci din jur, un suport rezistent pentru instalația de prevenire a erupțiilor și pentru coloanele următoare.

Celelalte coloane se cimentează până la cel puțin 200 m, deasupra ultimului strat permeabil. Se evită astfel circulația fluidelor prin spatele coloanelor de burlane.

La sondele de gaze se recomandă ca toate coloanele să fie cimentate până la suprafață, pentru a micșora posibilitățile de migrare a gazelor prin spațiul inelar și eventualele scăpări pe la îmbinările filetate.

La sondele de explorare, se obișnuiește ca oglinda cimentului să depașească șiul coloanei precedente cu cel puțin 100 m. Adeseori, pentru siguranță, coloanele se cimenteaza pe toata înălțimea. Lainerele se cimentează pe toata înălțimea, cu excepția celor slituite, de producție, ori care urmăresc o exploatare selectivă a stratelor.

Compoziția și proprietățile pastei și ale pietrei de ciment se stabilesc în concordanță cu natura rocilor ce trebuie izolate, presiunea și natura fluidelor din pori, rezistența la fisurare a formațiunilor, temperatura geostatică și cea de circulație, dar și cu mijloacele tehnice și tehnologice disponibile.

II.4. PROIECTAREA PROGRAMULUI DE CONSTRUCTIE AL SONDEI A2 MORENI

Programul de construcție al sondei Ax Moreni este următorul:

coloana de ancoraj 13 3/8 in – tubată la 300 m, cimentată la zi;

coloana intermediară 9 5/8 in – tubată la 1700 m, cimentată la zi;

coloana de exploatare 7 in – tubată la 2400m, cimentată la 1500 m.

Proiectarea coloanei de exploatare

Pentru determinarea diametrelor coloanelor și al sapelor folosite pentru

fiecare coloană din programul de construcție al sondei Ax Moreni se impune diametrul interior al coloanei de exploatare, de 7 in, care are următoarele caracteristici:

diametrul exterior: Dext=177,8 mm

diametrul mufei: Dm=194,5 mm

Conform relației (2.2.) se stabilește diametrul sapei pentru coloana de exploatare și anume:

DS=194,5+2·10=214,5 mm

pentru care s-a ales un joc radial δ=10 mm

Din [6], se alege diametrul sapei pentru coloana de exploatare, și anume:

DS=215,9 mm=8 1/2 in

Din relația (2.2.) rezultă jocul radial recalculat:

  2 1 5 , 9  1 9 4 , 5  1 0 , 7 5 m m 2

Cu ajutorul relației (2.3.) se calculează rația de tubare:

1 0 , 75

R = = 0 , 0 5

21 5 , 9

Proiectarea coloanei intermediare

Diametrul interior al coloanei intermediare se determină conform relatiei (2.4.):

Di=215,9+2·2=219,5 mm

pentru care se alege jocul dintre sapă și interiorul coloanei a=2 mm Din [6], se alege diametrul interior al coloanei intermediare:

Di=220,5 mm

Prin urmare se alege coloana intermediară de 9 5/8 in, al cărei diametru exterior este

Dext=244,5 mm.

Conform relației (2.2.) se stabilește diametrul sapei pentru coloana intermediară și anume:

Ds=269,9+2·20=309,9 mm

pentru care se alege jocul radial δ=20 mm și diametrul exterior al mufei pentru

coloana de 9 5/8 in, Dm=269,9 mm

Din [6], se alege diametrul sapei pentru coloana intermediară, și anume:

Ds=311,2 mm=12 ¼ in Din relația (2.2.) rezultă jocul radial recalculat:

 = 311 , 2 – 269 ,9 = 20 ,65 mm 2

Conform relației (2.3.) se calculează rația de tubare:

R = 20 ,65 = 0 ,07

311 , 2

Proiectarea coloanei de suprafață

Diametrul interior al coloanei de suprafață se determină conform relației (2.4.):

Di=311,2+2·2=315,2 mm

Pentru care se alege jocul dintre sapă și interiorul coloanei a=2 mm Din [6], se alege diametrul interior al coloanei de suprafață:

Di=315,3 mm

Prin urmare se alege coloana de suprafață de 13 3/8 in, al cărei diametru exterior este Dext=339,7 mm.

Conform relației (2.2.) se stabilește diametrul sapei pentru coloană de suprafață și anume:

DS=365,1+2·35=435,1 mm

pentru care se alege jocul radial δ=35 mm și diametrul exterior al mufei pentru coloana de 13 3/8 in, Dm=365,1 mm.

Din [6], se alege diametrul sapei pentru coloana de suprafață, și anume:

DS=444,5 mm=17 ½ in

Din relația (2.2.) rezultă jocul radial recalculat:

 = 444 ,5 – 365 ,1 = 39 ,7 mm

2

Conform relației (2.3.) se calculează rația de tubare pentru coloana de suprafață:

R = 39 ,7 = 0 ,09

444 ,5

În continuare, în tabelul 2.1 sunt prezentați principalii parametri folosiți pentru programul de construcție al sondei Ax Moreni.

Tabelul 2.1. Jocurile radiale dintre sapă și coloană ale sondei Ax Moreni.

II. 4. METODICA STABILIRII PROFILULUI COLOANELOR DE TUBARE

Pentru a stabili profilul unei coloane de tubare, în stare să reziste tuturor solicitărilor la care ea va fi supusa în sondă, trebuie cunoscută rezistența burlanelor disponibile la aceste solicitări.

Coloanele de burlane sunt solicitate la tracțiune și compresiune, la presiune interioară și presiune exterioară, uneori și la încovoiere, în sonde curbate și atunci când coloanele sunt flambate. Prezența și mărimea acestor solicitări diferă de la o situație la alta. Ele nu sunt uniforme de-a lungul sondei, dar au în general un caracter static, exceptând șocurile care apar la oprirea bruscă în timpul introducerii, la obturarea circuitului hidraulic și mai ales cele provocate de garnitura de prăjini la continuarea forajului. Pentru că solicitările nu sunt uniforme, profilul cel mai economic al unei coloane va fi, probabil, variabil de-a lungul ei, cu grosimi, oteluri sau îmbinări diferite.

Unele dintre solicitari se modifică în timp, datorită unor fenomene cum sunt: deformarea rocilor vascoplastice din jurul coloanelor, curgerea nisipului prin perforaturi, depletarea și compactizarea zăcământului exploatat, fluajul materialului din burlane, variațiile de temperatură și presiune.

În porțiunile comprimate din zonele necimentate sau cimentate nesatisfăcător, în dreptul zăcămintelor care compactizează, coloanele de burlane pot flamba.

Uzura provocată de acțiunea racordurilor și a prăjinilor în timpul lucrului, coroziunea cauzată de fluidele agresive micșorează grosimea burlanelor și, ca rezultat, rezistența lor la solicitările amintite.

Unele dintre situațiile enumerate mai sus sunt comune pentru toate tipurile de coloane: de suprafață, intermediare, de exploatare, linere; altele se întâlnesc doar la anumite coloane.

Construcția burlanelor

Pereții găurilor de sondă se consolidează cu burlane din oțel îmbinate între ele; acestea formează așa numitele coloane de burlane. Cu totul sporadic, în sonde care vor exploata fluide corozive, se folosesc și burlane din mase plastice sau din fibre de sticlă.

Burlanele utilizate în mod obișnuit pentru tubarea sondelor de petrol și gaze au lungimea de 6…12 m, diametrul nominal (cel exterior) de 4 ½…20 in (114…508 mm) și grosimea peretelui de 5…15 mm, rareori mai mare. Grosimile diferite se obțin prin modificarea diametrului interior, cel exterior rămănând constant.

Burlanele pentru tubarea sondelor se fabrică prin laminare sau prin sudură longitudinală.

Tipuri de oțeluri

Standardele existente în industria de petrol și gaze reglementează caracteristicile fizico-mecanice și modelele de încercare ale oțelurilor din care sunt uzinate burlanele de tubare, încadrându-le în niște clase de rezistență. Compoziția oțelurilor, modul lor de elaborare și tratamentele termice corespunzătoare acestor clase sunt lăsate într-o oarecare măsură la latitudinea fabricanților; sunt limitate doar conținuturile de sulf și de fosfor, iar pentru cele destinate mediilor corozive sunt precizate și anumite limite pentru compoziția oțelurilor, precum și tratamentele termice necesare.

Conform specificațiilor API, clasele de rezistență sunt simbolizate printr-o literă și un numar ce reprezintă limita minimă de curgere a otelului, exprimată în mii de psi. Clasele H-40, J-55, K-55, N-80 și P-140 sunt destinate sondelor obișnuite, iar clasele L-80, C-90, C-95, T-95, Q-125 sunt recomandabile și pentru sonde ce exploatează fluide corozive. Clasele J-55 si K-55 au aceeași limită minimă de curgere, dar posedă rezistență minimă de rupere diferită.

Pentru clasele de rezistență H-40, J-55, K-55 și N-80 se folosesc oțeluri carbon-mangan, eventual și cu molibden pentru N-80. În România, oțelurile recomandabile pentru aceste clase sunt: 35Mn14 și 43MoMn16.

Pentru clasele de rezistență superioare, N-80, P-110, Q-125, V-150, se utilizează oțeluri slab aliate, cu mangan, molibden, crom, vanadiu și nichel. În România, oțelurile recomandate sunt: 44VMoMnCrO7 și 35VmoMn14.

Se folosesc, de asemenea, oțeluri inoxidabile, prelucrate prin deformare la rece și înalt aliate cu crom, crom și nichel, molibden, zirconiu, precum și aliaje de titan sau de aluminiu. În România se recomandă oțelurile 34MoCr11 și 42MoCr11 pentru clasa C-95.

Îmbinările burlanelor

Burlanele de tubare se îmbină între ele prin înșurubare sau, mult mai rar prin sudură. Îmbinările filetate pot fi grupate în două mari categorii:

cu mufă separată: burlanele se termină la ambele capete cu cep filetat, mufă fiind înșurubată în fabrică la unul dintre ele;

cu mufă din corp (integrale): burlanele se termină la un capăt cu mufa filetată, iar la celălalt cu cep filetat.

Burlanele cu mufă separată au de regulă aceeași grosime pe toată lungimea, inclusiv la capete, ele fiind și cel mai ușor de fabricat. Mufa poate fi simplă sau cu umeri de reazăm, eventual și cu suprafețe conice de etanșare; prima variantă, comună, este cea mai răspândită, fiind mai ieftină și mai puțin sensibilă la avarii.

Burlanele cu mufă din corp pot fi: calibrate, cu capete ingroșate, cu capete deformate.

Burlanele cu îmbinări calibrate la exterior sunt recomandate atunci când rațiile de tubare sunt mici. Deoarece îmbinările respective au rezistența la tracțiune scăzută, asemenea burlane se tubează doar pe intervale scurte, mai ales sub formă de lainere. Se folosesc și la întregirea lainerelor, la manșonarea coloanelor sparte. Nu sunt recomandate în sonde deviate ori cu solicitări ciclice, pentru că au rezistența la compresiune scăzută.

Burlanele cu capete îngroșate au rezistența la tracțiune ridicată, apropiată sau chiar mai mare decât cea a corpului, și de obicei posedă suprafețe suplimentare de etanșare frontale sau conice. Mufele lor au diametrul exterior mai mic decat îl au mufele separate, la același diametru nominal al burlanului. În plus, prin variația treptată a diametrului exterior, de la corp la mufă, se evită răzuirea pereților și sprijinirea pe pragurile găurii de sondă. Ambele caracteristici favorizează tubarea cu jocuri relativ mici, adeseori sub formă de lainere. În general, asemenea burlane se folosesc în sonde adânci, cu presiuni mari, în sonde cu gaze și condensat.

Burlanele cu capete deformate, la rece sau la cald, sunt cele mai răspândite burlane integrale. La o rezistență apropiată de cea a corpului, îmbinările au diametrul exterior mai mic decât burlanele cu capete îngroșate. În general, ele au rezistențe la compresiune, încovoiere și torsiune scăzute.

După profilul filetului se disting:

îmbinări cu filet triunghiular;

îmbinări cu filet trapezoidal.

Filetul triunghiular se întâlnește doar la îmbinări cu mufa separată. El este însă cel mai răspândit, atât la burlane, cât și la tubing, deoarece se fabrică relativ ușor și nu necesită o precizie deosebită. Se folosește atunci când nu sunt condiții deosebite de presiune, etanșeitate, tracțiune, rații de tubare. Filetul triunghiular

utilizat la burlane este conic și cu pasul relativ mic. Unghiul la vârf are 600, bisectoarea fiind perpendiculară pe axa burlanului. Fundul și vârful sunt rotunjite, de aceea filetul triunghiular este numit, impropriu, inclusiv în standarde, “rotund”.

Filetele trapezoidale se întâlnesc atât la îmbinări cu mufă separată, cât și la cele cu mufa din corp și sunt mult mai diversificate ca profil decât cel triunghiular. Pentru a putea fi înșurubate, între fundul și creasta spirelor, precum și pe flancurile nepurtătoare de sarcină, există un oarecare joc. Fundul și creasta spirelor pot fi paralele cu generatoarea conului sau cu axa țevii.

În România sunt standardizate și se construiesc cele trei tipuri de îmbinări recomandate de normele API: îmbinarea normală, îmbinarea cu filet Buttress și îmbinarea Extreme Line.

Îmbinarea normală, cu mufă separată și filet triunghiular “rotund” se construiește în două variante: cu filet scurt S și cu filet lung L; a doua variantă are rezistență la tracțiune mai mare.

Îmbinarea normală are eficiență la tracțiune scăzută, 45…75%, valori mai ridicate la burlanele cu diametrul mai mic și grosimea mai mare. În afara unor burlane cu grosime mare, din oțeluri superioare, rezistența îmbinărilor la presiune interioara depășește rezistența la corp. La presiune exterioara, practic toate îmbinările au rezistența egală sau mai mare ca cea a corpului.

Îmbinarea normală se folosește și la îmbinările burlanelor din mase plastice sau din fibre de sticlă.

Îmbinarea cu filet Buttress are mufa separată și filetul trapezoidal asimetric. La burlanele de 4 ½…13 3/8 in, crestele și fundurile spirelor sunt paralele cu linia mediană a filetului, la cele mai mari de 16 in inclusiv sunt paralele cu axa burlanului.

O caracteristică a îmbinării cu filet Buttress o constituie faptul că cepul filetat are aceeași conicitate pe toată lungimea. Aceste burlane sunt folosite în sonde adânci la partea superioară a coloanelor, acolo unde sarcina de tracțiune este maximă.

În general, îmbinările cu filet Buttress sunt considerate mai puțin etanșe decât cele cu filet triunghiular, deoarece secțiunea transversală a canalului elicoidal din spatele flancurilor neîncărcate este de două, trei ori mai mare și lungimea filetului angajat este mai mică, deși mufa este ceva mai lungă.

Îmbinarea Extreme Line face parte din categoria celor cu mufă din corp, cu capete îngroșate la cald, mai mult spre exterior și mai puțin spre interior. Este o îmbinare cu umeri care evită strângerea excesivă și permite să se transmită momente de torsiune dacă este nevoie.

Îmbinarea Extreme Line este foarte etanșă, fiind prevăzută cu o etanșare suplimentară la vârful cepului și pe umerii frontali. Filetul are profilul trapezoidal simetric, cu ambele flancuri înclinate cu 60. Crestele și fundurile spirelor sunt paralele cu linia mediană a filetului.

Dimensionarea coloanelor de burlane

După ce se determină diametrul și adâncimea de tubare a coloanelor din programul de construcție al unei sonde, se stabilește profilul lor: grosimea peretelui, calitatea oțelului și tipul îmbinărilor dintre burlane.

Fiecare coloană trebuie să reziste pe toată lungimea, din momentul introducerii în sondă până la sfârșitul exploatării acesteia, tuturor solicitărilor la care ea va fi supusă. Deoarece solicitările sunt variabile de-a lungul coloanelor și profilul lor va fi de regulă variabil, ca grosime, oțel sau îmbinare.

În principiu, dacă distribuția solicitărilor anticipate este cunoscută, profilul coloanelor se poate stabili, pe cale analitică, grafică sau combinată, alegând dintre burlanele disponibile pe cale corespunzătoare. Dacă există mai multe posibilități de alcătuire a unei coloane, se alege varianta cea mai economică sau profilul cel mai ușor.

CAPITOLUL III.

DIFICULTATI IN FORAJ

III. 1. MANȘONAREA SAPEI ȘI A GARNITURII DE FORAJ

Pe parcursul forajului unei sonde se produc fenomene care îngreuneaz, prelungesc i scumpesc lucrrile de execuie a acesteia. Cu rare excepii, forajul se efectueaz prin traversarea rocilor de origine sedimentar. Caracteristicile fizico-chimice ale unor formaiuni i ale fluidelor din porii lor pot determina producerea unor asemenea fenomene. Astfel de fenomene au fost definite ca fiind dificulti de foraj.

Dificultile de foraj sunt de natur geologic, geologo-tehnic. Adesea, dificultile sunt provocate sau agravate de condiiile tehnice i tehnologice i în primul rnd, de interaciunea fluidului de foraj cu rocile traversate. O serie întreag de deranjamente de gaur sunt cauzate de fluidul de foraj necorespunztor.

3.1.1.Drâmarea rocilor din pereii gurilor de sond

Este un fenomen caracteristic, mai ales, formaiunilor de suprafa, formaiuni formate în general din nisipuri i pietriuri i care sunt slab consolidate. Dar fenomenul se poate produce i în alte formaiuni asa cum se va vedea mai jos.

În timpul forajului se produce o excavaie care tulbur echilibrul natural al rocilor stabilit în timp.

Astfel, se desprind fragmente de roc din perei, acetia surpându-se sub greutatea proprie. Fenomenul este mai pronunat atunci când coeziunea i frecrile interioare ale rocii sunt sczute, stratele sunt puternic fisurate i tectonizate, au înclinri mari ori sonda este înclinat.

El este agravat de interaciunea apei din noroi cu rocile, prin reducerea coeziunii pe suprafeele de alunecare sau prin fenomenul de umflare. Drâmri ale rocilor se pot produce i datorit prezenei unor fluide cu presiune mare (gaze) chiar în marne.

Existena drâmturilor este semnalat de: creterea volumului de detritus la site, natura, forma i mrimea fragmentelor de roc, formarea unui pod de particule solide la talp sau în timpul manevrelor i de tendinele de prindere a garniturii.

Efectele sunt: prinderea garniturii de foraj sau, în cazul sondelor înclinate, datorit formrii de zone ocnite, lrgite prin surpare, luarea de gaur nou.

Dac pe parcursul traversrii unor formaiuni instabile apar drâmri ale pereilor gurii de sond se va proceda, în funcie de natura rocilor componente i a caracteristicilor fluidului de foraj utilizat pân în acel moment, la mrirea greutii specifice, a vîscozittii i a gelaiei pân la valori adecvate pentru a ajuta evacuarea i pentru a evita depunerea drâmturii în gaura de sond. Se va aciona în sensul micorrii vitezei de filtrare a fluidului de foraj.

Deasemenea traversarea unor astfel de formaiuni se recomand a se face cu debite mari de circulaie i cu un regim de foraj intensiv, luarea unor astfel de msuri fiind cu atât mai necesar cu cât fenomenul de surpare uneori nu poate fi controlat în întregime prin reglarea proprietilor fluidului de foraj.

Deasemenea înainte de extragerea sapei se circula o perioad de timp pentru a evacua materialul surpat, executându-se i manevre pentru descrcarea sapei de materialul ce eventual s-a depus pe aceasta.

Descrcarea sapei manonate este necesar întrucât la extragerea acesteia se produce fenomenul de pistonare i, implicit, apare surparea rocilor.

La introducerea sapei se va proceda la efectuarea de circulaii intermediare, corectri ale gurii i la o circulaie prelungit la talp în vederea evacurii drâmturii.

Soluia major este: utilizarea de fluid de foraj corespunztor i sparea cât mai rapid a gurii.

3.1.2.Umflarea/Strângerea pereilor gurii de sond

Dupa traversarea lor, unele roci manifest deformaii apreciabile. Astfel se produce o micorare a diametrului gurii de sond. De obicei stratele care se umfl sunt stratele de lignit, stratele de hum bentonitic, cele de anhidrid i marnele friabile. Astfel de strate se umfl datorit hidratrii lor prin absorbia apei din fluidul de foraj. Sarea se poate umfla datorit plasticitii sale.

Strângerea pereilor gurii de sond duce la apariia dificultilor la introducerea i extragerea sapei adic la apariia "punerilor" i, respectiv a "inerilor" pe gaur.

Primele sunt puse în eviden de scderea sarcinii la cârlig, sub greutatea normal a garniturii, iar celelalte de creteri însemnate ale forei de traciune, când sapa trece prin zona de strângere. Uneori situaia se poate agrava putându-se ajunge în situaii grele cum ar fi imposibilitatea de a ajunge la talp, prinderea garniturii de foraj sau prinderea altor echipamente introduse în gaura de sond.

Umflarea rocilor poate genera i surparea stratelor.

Strângerea gurii de sond sau drâmarea acesteia sub aspectul umflrii rocilor traversate impune, pentru evitarea producerii acestora, utilizarea de fluide dispersate, tratate, pentru a avea o filtrare cât mai mic, iar când acestea nu sunt suficiente se folosesc fluide de foraj speciale (pe baza de var, inhib, emulsii sau fluide negre, etc.).

Deasemenea se procedeaz la corectri repetate ale intervalului respectiv.

3.1.3.Dizolvarea rocilor

Asemenea fenomene se produc îndeosebi în masivele de sare sau în brecii, anhidride, gipsuri. Dizolvarea srii din masivele de sare din jurul gurii de sond poate provoca surparea stratelor de marne sau de gresii intercalate în masiv sau a celor aflate deasupra masivului. Dizolvarea rocilor se face la contactul acestora cu apa dulce din fluidul de foraj, lucru ce are ca efect ocnirea gurii de sond.

Pentru evitarea producerii unor astfel de fenomene se vor traversa formaiunile predispuse la acestea prin utilizarea de fluide srate, care nu dizolva sarea sau cu un fluid de foraj special (anhididru, emulsie invers, etc.).

3.1.4.Observaii

În ceea ce privete traversarea formaiunilor instabile apar diferite dificulti, care nerezolvate la timp se pot agrava. De aceea, se recomand ca astfel de formaiuni s fie traversate cu fluide de foraj corespunztoare i izolate prin tubarea unei coloane de burlane cât mai repede posibil. Deasemenea dificultile pot fi prevenite în mare msur prin alegerea judicioas a construciei sondei i a tehnologiei de execuie.

În cazul în care apar totui dificulti de foraj acestea vor fi rezolvate în baza unor programe de lucru prin care se vor stabili operaiile ce trebuie executate, materialele, sculele i echipamentele ce se utilizeaz, sarcinile ce revin personalului de operare, precum i regimul de foraj ce se aplic.

III.2 . GAURI CHEIE / DEVIERI NEDORITE

n timpul forajului sondelor deviate, datorit aciunii mecanice exercitat de prjinile de foraj asupra peretelui gurii de sond se formeaz, n acesta, un canal longitudinal rezultat prin frecarea garniturii de foraj sprijinit pe o generatoare a gurii de sond. Se produce astfel o gaur de cheie. Limea canalului gurii de cheie este determinat de diametrul exterior al racordurilor speciale utilizate, iar adncimea lui n perete este n funcie de mai muli factori, dintre care cei mai importani sunt:

tipul, tria i nclinarea rocilor strbtute;

presiunea lateral exercitat de garnitur;

vechimea gurii, respectiv durata ct garnitura a lucrat n perete;

mrimea deviaiei gurii de sond.

Existena unei guri de cheie (fig. 3.1),se pune n eviden prin tendina de mpnare a garniturii de foraj n timpul extragerii sapei, fr opriri sau mpnri ale acesteia la introducere. Se mpneaz nu sapa ci capul prjinilor grele de foraj.

Figura 3.1. Formarea găurii de sonda, a – situația inițială; b – situația finală

Msuri de prevenire a formrii gurilor de cheie

Msurile privesc, n principal, sparea unei guri de sond fr variaii brute de deviaie (nclinare i azimut).

La nceputul forajului unei sonde, mai ales n zone cu pericol de deviere a gurii chiar de la suprafa, trebuie asigurat, verticalitatea garniturii (contrabalansarea greutii furtunului, centrare mas-geamblac).

Folosirea ansamblurilor rigide de fund n garnitura de foraj (prjini grele de diametru maxim i stabilizatori ), pe tot parcursul forajului, mai ales pentru coloanele de suprafa i tehnice, este cea mai eficient msur de prevenire a formrii gurilor de cheie.

Numrul i poziia stabilizatorilor se stabilesc n funcie de condiiile geologo-fizice ale fiecrei structuri.

n realizarea sondelor spate dirijat trebuie lucrat cu mult pruden la calcule i lucrrile efective, pentru a evita schimbrile brute ale deviaiei gurilor.

Pe structurile cu tendin de deviere a gurilor de sond este indicat msurarea nclinrii sondei la fiecare extragere de sap, cu aparate introduse prin prjini (tip TOTCO).

Combaterea gurilor de cheie

Atunci cnd se pune n eviden o gaur de cheie, pot s existe dou situaii:

sonda mai are puin pn la tubajul unei coloane;

sonda nu poate tuba prea repede o coloan.

Dac sonda mai sap puin pn la tubajul unei coloane:

se execut cu atenie extragerile de garnitur;

n locurile unde se tie c apare tendina de mpnare, se extrage garnitura ncet,

nu se trage mai mult de 2-3 t peste greutatea garniturii i se rotete garnitura (suspendat n pene);

se lucreaz cu atenie i rbdare, cu schimbri repetate ale poziiei garniturii de foraj.

În scopul unei desprinderi mai uoare din gaura de cheie, pe reducia de trecere de la prjinile grele la prjinile de foraj se realizeaz, prin sudur, cteva lame care, la nvrtirea garniturii, rup din pereii gurii i elibereaz garnitura.

Se iau msuri de spare ct mai rapid a gurii de sond pn unde se tubeaz coloana programat (cu ct msurile sunt mai multe, cu att se dezvolt gaura de cheie i extragerile se fac din ce n ce mai greu).

Dac sonda nu poate tuba repede o coloan:

Se iau msuri de distrugere a gurii de cheie prin alezarea pereilor. Aceast operaie se poate face n dou moduri:

a)Continund spatul, cu un corector-stabilizator intercalat n garnitura de prjini astfel nct atunci cnd sapa este pe talp cutnd s fie la partea superioar a gurii de cheie (care se poate stabili n funcie de deviaia gurii i simptomele din timpul extragerilor de garnitur).

b)Oprirea spatului i executarea lucrrilor de distrugere a gurii de cheie cu o garnitur alctuit altfel ca la spat.

n cazul a):

corectorul poate fi un corector-stabilizator cu role, pentru terenuri tari sau stabilizator cu lame drepte pentru terenuri slabe (cu lame bine armate i cu muchii ascuite pentru tiere).

se ncepe cu corectori avnd diametrul apropiat de al racordurilor speciale ale prjinilor (cs = 190,5 mm); dup alezarea tronsonului de gaur cheie se mrete, succesiv, diametrul acestora.

toate mbinrile garniturii de foraj de sub corector se strng cu momente maxime; la fiecare introducere de sap se verific strngerea tuturor mbinrilor, aceasta ntruct exist pericolul deurubrii garniturii de sub corector n timpul lucrului cu acesta. La mbinrile dintre paii de prjini se pot pune rondele de aram mpotriva slbirii acestora.

În cazul b):

Dac extragerile de garnitur de foraj devin periculoase din cauza unei guri de cheie, este indicat s se opreasc spatul i s se distrug gaura de cheie.

n acest scop se formeaz o garnitur special alctuit astfel (pentru o sond cu prjini de foraj de 5 in x 4.1/2 IF):

sap pi sau parabolic cu diametru de 146 mm (5.3/4 in);

prjini grele 5.3/4 in x 100-150 m;

corector-stabilizator cu role sau stabilizator cu lame drepte, de diametre cresctoare;

prjini de foraj 5 in x 4.1/2 IF.

Pentru a preveni deurubarea prjinilor grele sau a sapei, este indicat s se sudeze electric (cu benzi metalice) toate mbinrile de sub corector.

Se ncepe alezarea gurii de cheie cu corectorul cel mai mic ( 190,5 mm) i apoi se lucreaz cu corectori din ce n ce mai mari pn la diametrul sapei. Se lucreaz cu regim moderat: apsare i turaii mici.

Periodic, se fac maruri cu sapa nominal, pentru ablonarea gurii pn la talpa sondei, cu controlul i recondiionarea fluidului de foraj.

Dac exist strate cu gradieni mari de presiune, acestea se izoleaz printr-un dop de ciment nainte de nceperea operaiei de alezare a gurii cheie.

III. 3. PIERDERI DE CIRCULAȚIE

Pierderile de circulație constau în pătrunderea parțială sau totală a fluidelor de circulație în formațiunile traversate . Se pot datora existenței de pori, fisuri , caverne în formatiuniile traversate sau a unei tehnologii necorespunzătoare ca : forajul cu fluide grele , circulația cu debit mare și fluid vâscos , formarea de mansoane pe sapă sau garnitură , pornirea bruscă a circulației , introducerea cu viteză mare a sapei sau a coloanelor de burlane care creează presiuni mari asupra formațiunilor , provocând pierderea fluidelor sau fisurarea formațiunilor . Formațiunile cele mai receptive sunt nisipurile , calcarele , conglomeratele necimentate .

Condițiile pierderilor de circulație

Pentru ca fluidul de foraj sau pasta de ciment să pătrundă într-un strat de ciment, este necesară existența sau formarea unor canale. S-au particularizat următoarele tipuri de canale în care poate pătrunde fluidul de circulație:

porii formațiunilor grosiere: pietrișuri, grohotișuri, nisipuri;

fisuri natural sau artificial;

goluri de dizolvare, formate de apă de-a lungul timpului, înrocicarbonate (calcare, dolomite);

falii neetanșe.

Un strat se fisurează atunci când

ph + phd + p0 ≥ pfis = pp + k (ps – pp) + σt , (3.1)

unde :

ph – este presiunea hidrostatică a coloanei de noroi din sondă;

phd – presiunea hidrodinamică, provocată de circulația sau manevra materialului tubular;

p0 – presiunea existent la suprafață, când sonda este închisă sub presiune sau când este aplicatî o presiune de pompare;

pp – presiunea fluidelor din porii stratului;

k – coefficient subunitar dependent de natura rocii,vârsta geologic și adâncime;

ps – presiunea de contact dintre granulele de rocă;

σt – rezistența rocii la tracțiune.

A doua condiție a pătrunderii noroiului într-un strat se exprimă prin relația

ph + phd + p0 ≥ pfis = pp + prez , (3.2)

unde prez reprezintă căderea de presiune necesară învingerii rezistențelor hidraulice la curgerea noroiului în canalele rocilor.

În timpul circulației, presiunea hidrodinamică phd reprezintă căderea de presiune din spațiul inelar afferent garniturii de foraj sau coloanei de burlane din punctual respective până la suprafață. Ea crește cu debitul, densitatea și vâscozitatea fluidului și scade cu dimensiunile transversal ale spațiului inelar.

Atunci când se introduce garniture de foraj sau coloana de burlane, presiunea hidrodinamică este determinată de debitul de circulație, viteza de introducere și de rezistența de gel a noroiului.

Densitatea , debitul de circulație, precum și parametrii diverselor operatii executate la sondă se va avea în vedere împiedicarea afluxului de fluide din stratele traversate, cât și fisurarea acestora.în orice punct trebuieîndeplinită condiția :

pp ≤ p0 + ph + phd ≤ pfis (3.3)

În stratele cu presiuni normale există un interval destul de larg între presiunea fluidelor din pori pp și sea de fisurare pfis. În stratele presurizate ,cele două presiuni sunt apropiate, iar variațiile ușoare ale densității, vâscozității sau debitului de circulație, ca și vitezele mari de introducere sau extragere, modifică relațiile de echilibru anterioare, iar sonda pierde sau manifestă.

Prevenirea pierderilor de circulație

Dacă pierderile de noroi nu sunt drave, sonda se menține lină prin măsuri tehnologice simple, menite să regleze diferența de presiune strat – sondă.

Densitatea fluidului de foraj se va menține la valoarea minimă care asigură continuarea forajuluiu fără dificultăți (manifestări eruptive), la cimentare se vor folosi paste de ciment cu greutatea specific redusă.

Proprietățile reologice (vâscozitate, tensiune dinamică de forfecare) se reglează la valori minime care să asigure evacuarea detritusului.

Debitul de pompare se reduce la necesitățile de spălare ale sondei.

Viteza de introducere a garniturii sau a coloanei de burlane trebuie limitată

La pornirea circulației debitul se mărește treptat, pentru a evita șocuri de presiune.

Se preîntâmpină formarea manșoanelor pe umerii sapei, pe stabilizatori sau pe prăjinile grele.

Se evită spașiile inelare înguste prin programul de construcție și alcătuirea garniturii de foraj.

Dacă aceste măsuri nu sunt suficiente pentru a preîntâmpina pierderea, se folosesc material de blocare a canalelor de curgere, în concentratii de 5 -20 kg/mc. În zonele cu fisuri mari, cavernoase, este necesară folosirea lichidelor aerate, a spumei sau aerului, afluidelor pe bază de produse petroliere sau a forajului cu circulație locală. În timpul cimentării se folosesc paste ușoare (cu adios de diatomită, cenușă, bentonită), tratate cu material de blocare. Pentru toate operațiile de foraj se vor avea în vedere măsuri specific de prevenire a pierderilor de circulație.

Tab.3.1. Măsuri de prevenire a pierderilor de circulație.

Greutatea specific a noroiului ce va rezulta la ieșirea din sondă va fi de 1100 kg/mc.

Combaterea pierderilor de circulație

Raportarea pierderilor de circulație va include:

Pierderile în condiții statice, mc/h

Pierderile în condiții dinamice, mc/h

Adâncimea sondei

Modul în care s-a declanșat pierderea.

Dacă pierderile de circulație se produc în timpul forajului, este posibil ca acestea să aibă loc la talpă. Dacă pierderile au loc în timpul marșurilor sau în timpul îngreunarii fluidului de foraj, este posibil ca zona de pierdere să nu fie la talpă.

Dacă pierderile sunt reduse, sub 1 – 2 mc/h,forajul poate continua cu anumite precauții. Câand pierderile sunt mai mari, se retrage garniture într-o zonă sigură, eventual în coloană, și se lasă la sondă în repaus câteva ore.

Dacă pierderile nu încetează, se apelează la mijloace special de blocare sau la schimbarea tehnologiei de foraj. Materialele de blocare sunt clasificate după cum urmează:

Fibroase : puzderie de cânepă sau in, azbest, paie tocate, capsule de bumbac, cauciuc sau tulpini de trestie măcinate, turbă, desueri vegetale, rumegușș

Lamelare : fulgi de mică, deșeuri de celofan, foițe din material plastic, deșeuri din material plastic;

Granulare : nisip, zgură, granule de plastic, calcar măcinăt, coji de nucă măcinate, granule de sticlă.

Cantitățile folosite variază de la 20 – 50 kg/mc de fluid de foraj. Materialele de blocare se plasează, cu debit redus, în dreptul zonei de influx, sub formă de dopuri de 5 – 20 mc, cu concentrație 50 – 150 kg/mc, prin interiorul prăjinilor de foraj.

Ca amestecuri de obturare se folosesc:

Materiale liante : ciment curat sau cu diverse adaosuri (var cu nisip);

Material coagulante (bentonită);

Rășini sintetice cu agenși de îngroșare, latex;

Polimeri naturali;

Bitum.

Amestecurile coagulante se introduce în scopul reacționării componenților la talpă. Cel mai folosit amestec este cel de bentonită și motorină (900kg bentonită la 1000 l motorină)

Cimentarea repetată este o altă metodă de combatere a pierderilor de circulație. Se folosețte cimentul cu amestecuri de bentonită, gips, silicat de sodium, cenușă, amestecuri de blocare. În contact cu apa din noroi sau din formațiunea absorbantă, bentonita se hidratează și formează o pastă blocantă.

Dacă pierderile sunt catastrofale, se schimbă tehnologia de foraj pe intervalul respective, iar după traversarea lui se tubează o coloană de burlane. Se folosesc , ca metode de foraj:

Forajul cu circulație pierdută

Forajul cu aer

Forajul cu lichide aerate

Forajul cu spumă

Forajul cu airlift.

CAPITOLUL IV.

ACCIDENTE TEHNICE IN FORAJ

IV. 1. PRINDEREA GARNITURII DE FORAJ

Prinderea garniturii de foraj reprezint cel mai grav accident tehnic de foraj, deoarece se rezolv greu (pierdere de timp i de bani) sau uneori nu se rezolv deloc i dup abandonarea unei pri din garnitura de foraj (bani) se resap o parte din gaur (pierdere de timp i de bani). De asemenea, n timpul ncercrilor de degajare sau uneori dup degajarea garniturii prinse, se pot ntmpla complicaii de foraj sau alte avarii, cum sunt: manifestri eruptive, pierderi de circulaie, deranjamente ale gurii de sond, ruperi de prjini la manevre .a.

Prinderea garniturii de foraj se manifest frecvent la partea ei inferioar-sap, prjini grele dar i în dreptul prjinilor de foraj din cauza unor condiii speciale existente la diferite nivele de gaur.

Cauzele prinderilor garniturii de foraj

a) Manonarea garniturii de foraj sau a sapei

-Simptome:

scderea avansrii sapei;

creterea treptat a presiunii de circulaie;

rotire greoaie a mesei de foraj (cere energie mai mare);

ineri pe gaur la manevrele din talp sau n timpul extragerii, la introducere plutiri mari ale garniturii;

pistonare la extragere, debit mic la derivaie n timpul introducerii.

-Cauze

splarea insuficient a sapei i gurii de sond determinat de:

debit mic de circulaie, mai ales la avansri mari ale sapei;

duzele sapei parial nfundate;

viteze ascensionale mici n spaiul inelar;

neetaneitatea garniturii de foraj.

pereii gurii ncrcai cu solide multe:

turta de filtrare prea graos;

fluid foraj ncrcat cu solide;

gaur telescopic, la pragul creia se depoziteaz temporar detritus.

b) Lipirea garniturii de foraj

-Simptome:

tendin de prindere a garniturii de foraj, agravat n starea de repaus a acestuia dar posibil i n timpul manevrelor.

-Cauze:

defeciuni n instalaia de foraj care fac imposibil manevrarea garniturii;

guri deviate cu curburi prea mari;

fluidul de foraj i circulaia;

un fluid de foraj prea greu conduce la lipirea garniturii (prindere diferenial) n dreptul formaiunilor permeabile, mai ales atunci cnd turta de filtrare este prea groas;

meninerea garniturii de foraj n manevr cu circulaie ndelungat conduce la canalizarea circulaiei, mai ales n guri largi i deviate i lipirea garniturii pe suprafeele fr circulaie.

Lipirea diferențială

Lipirea diferențială se produce atunci când garnitura de foraj este ținută în gaura de sondă cu forța. Această forță este creată de dezechilibrul între presiunea hidrostatică din gaura de sondă și presiunea porilor unei formațiuni permeabile. Atunci când presiunea hidrostatică este mai mare decât presiunea porilor formațiunii, diferența această se numește suprapresiune. Forța rezultantă a suprapresiunii ce acționează asupra suprafeței garniturii de foraj este forța ce lipește garnitura de foraj.

Când prăjinile nu se sprijină de pereții găurii de sondă, presiunea din jurul lor este uniformă și egală cu presiunea din sondă ps ( presiunea hidrostatică ). Atunci când ele se afundă în turtă, pe suprafața de contact prăjină – turtă presiunea scade în timp, pe măsură ce filtrarea apei din turtă continuă și se apropie de cea a fluidelor din porii formațiunii pp ( presiunea din strat ). Ca rezultat, apare o forță de presiune Fp îndreptată spre peretele sondei.

Fig.4.1 Prinderea provocata de presiunea diferentiala

Acest mecanism se produce deobicei:

– cu o garnitură de foraj care nu se mișcă sau care se mișcă foarte puțin;

– când există contact între garnitura de foraj și gaura de sondă;

Simptome:

Creșterea momentului și a sarcinii la cârlig după adugarea bucății de avansare în dreptul unui strat permeabil poate duce la o lipire diferențială.

Prevenire:

– riscul de prindere prin lipire diferențială se reduce prin folosirea stabilizatorilor, a prăjinilor grele elicoidale și a celor intermediare;

– reducerea la minim a perioadelor de lăsare a garniturii de foraj în nemișcare și fără circulație în dreptul stratelor permeabile;

Fp = Δp x Ac

Ac – aria de contact

Δp – diferential de presiune

Fp – forta de prindere

Δp = ph – pp

Ph – presiunea hidrostatica

Pp – presiunea din pori

Ac = φ x Ds x lg

φ – procent din suprafata garniturii care se sprijina peg aura de sonda;

Ds – diametrul gaurii de sonda

lg – lungimea prajinilor prinse ( grele )

c) mpnarea garniturii

Se produce n timpul manevrelor datorit urmtoarelor cauze:

scpri de obiecte metalice pe gura puului, cu garnitura introdus la pu;

la introducere se poate mpna sapa n guri care se strng (ex. n sare) n gaur cu diametru redus n apropierea tlpii (interval spat cu sapa uzat la diametru) sau n drmtura din perei;

la extragere se poate mpna garnitura de foraj (capul prjinilor grele) ntr-o gaur de cheie sau n zone cu strngere de gaur (mai ales cnd sapa este manonat).

d) Drmarea pereilor gurii

pereii devenii instabili ca urmare a contactului cu un fluid necorespunztor se pot drma producnd prinderea garniturii, uneori cu pierderea circulaiei. Fluidul de foraj poate fi necorespunztor din punct de vedere chimic sau al caractersticilor sale (valori reologice mari, filtrat mare, greutate specific mic deci insufucient pentru contrabalansarea presiunii fluidelor, n special gaze, din rocile traversate);

pereii se mai pot drma (de obicei n partea superioar a gurii) provocnd prinderea garniturii de foraj, atunci cnd scade nivelul fluidului de foraj n gaura de sond ca urmare a pierderi circulaiei;

n multe cazuri drmarea pereilor se soldeaz cu pierderea circulaiei;

forarea pornirii circulaiei cu o garnitur de foraj manonat, poate provoca de asemenea drmarea pereilor, prinderea garniturii de foraj i pierderea circulaiei.

e) Alte cauze

Prinderea garniturii de foraj se poate produce i prin rmnerea unui tronson n pu, ca urmare a ruperii sau smulgerii unei prjini sau ca urmare a scprii garniturii din pene sau din elevator.

Prinderea se constat la ntregirea garniturii.

Degajarea garniturilor de foraj si a coloanelor prinse

Prima grijă, atunci când garnitura de foraj sau coloana de burlane a fost prinsă o constituie menținerea sau obținerea circulației. Se urmărește, de asemenea, mărirea sau menținerea cursei de manevră și se încearcă rotirea garniturii.

Se disting:

– prinderi cu circulație ( prin lipire, în găuri cheie);

– prinderi fără posibilitatea obținerii circulației;

Prinderile se mai pot clasifica:

– prin lipire;

– prin înțepenire;

– prin obturarea spațiului inelar ( stângerea pereților, surparea pereților, depunere, manșonare );

Metodele folosite se aleg în funcție de natura și adâncimea prinderii, existența circulației, starea găurii de sondă și dificultățile posibile.

Metodele principale de degajare privesc:

– Manevrarea și rotirea garniturii;

– Reducerea presiunii în gaura de sondă;

– Micșorarea adeziunii metal – pereți;

– Îmbrăcarea (frezarea rocii, a depunerilor sau a cimentului din jurul prăjinilor);

Msuri imediate

Imediat dup producerea unei prinderi de garnitur:

se manevreaz garnitura de foraj pentru a preveni lipirea ei deasupra adncimii de prindere i se urmrete “cursa” garniturii.

Manevrarea garniturii se face urmrind indicatorul de greutate: se trage de garnitur 10 t peste greutatea ei din momentul prinderii i se las n jos 1520 t sub greutatea garniturii. Manevrele se fac la 5 minute, nu continuu, iar la 15 minute sau la 30 minute se las garnitura “n picioare”, lin, fr ocuri, pentru deslipirea de pereii gurii. La o garnitur nepenit n gaura de cheie se ntinde garnitura numai la greutatea proprie din momentul nepenirii i se las n schimb, ntreaga ei greutate (pn ce se destinde arcul crligului).

se menine circulaia fluidului de foraj cu urmrirea presiunii de circulaie(dac prinderea nu s-a soldat cu pierderea circulaiei).

Dac prinderea se produce n timpul introducerii sau extragerii garniturii, este uneori nevoie s se fac deurubri de prjini pentru montarea tijei de antrenare sau a unui cap de circulaie i a furtunului de foraj (ce se dezleag de la capul hidraulic).

Se comand la prestatorii de servicii:

fluidul de degajare (iei, motorin, emulsie invers); la sondele izolate sau cu foraj dificil unul din aceste fluide ar trebui s existe la sond n permanen.

echipament pentru determinarea adncimii de prindere a garniturii, dac conducerea tehnic l consider necesar.

unul sau dou agregate de cimentare pentru efectuarea bii de degajare; la sondele cu pericol de manifestare, agregatele rmn “de securitate” n continuare.

Se determina adancimea de prindere a garniturii care este necesar pentru localizarea spaiului unde se va plasa “baia” de fluid de degajare: la sap i prjinile grele sau undeva mai sus pentru dezlipirea prjinilor de foraj.

Se fac ncercri de degajare a garniturii prin manevre i torsionri ale garniturii. Numrul maxim de ture la mas depinde de lungimea garniturii libere i de caracteristicile prjinilor de foraj (oel, dimensiuni, uzur).

Determinarea adncimii de prindere a garniturii de foraj

Adncimea de prindere poate fi determinat, expeditiv, de ctre maistrul sau inginerul de foraj prin manevrarea garniturii, fcnd calcule simple ce includ fora de ntindere i cursa garniturii.

Determinarea adncimii de prindere se poate face i cu un aparat introdus cu cablu de prjini (care sunt suspendate n pene) i torsionarea uoar a garniturii de foraj n momentul determinrii.

Determinarea adncimii de prindere prin manevre cu garnitura

Metoda A:

se coboar ncet garnitura, pn cnd se slbete crligul, adic se las garnitura n picioare i se face un semn subire pe ea n dreptul mesei de foraj;

se ntinde apoi garnitura pn cnd indicatorul arat 10 t mai mult dect greutatea garniturii nainte de prindere i se face un alt semn subire pe ea n dreptul mesei;

distana (cursa) dintre cele dou semne, msurat n centimetri se mparte la numrul liniilor de cablu pe macara (10-dac macaraua are cablu montat pe 5 role; 8-dac macaraua are cablu montat pe 4 role).

Valoarea obinut reprezint lungimea garniturii de foraj libere, respectiv adncimea de prindere, exprimat n sute de metri.

Exemplu:

lungimea cursei: 215 cm.

cablu pe 5 role macara: 10 fire la macara.

adncimea de prindere:

Metoda B:

Procednd n alt mod de manevrare a garniturii, se mai poate determina adncimea de prindere, cu aproximaie, cu formula:

n care:

L=lungimea garniturii libere, respectiv adncimea de prindere, (m);

E=modulul de elasticitate al oelului=2,1 x 106 kgf/cm2;

A=seciunea la corp a prjinii de foraj, (cm2);

l=alungirea diferenial a garniturii de foraj, (m), pentru traciunile F1 i F2;

F1, F2=sarcinile aplicate garniturii de foraj pentru ntindere, (kgf).

Este mai uor de operat cu formula:

unde:

L=lungimea garniturii libere, (m);

q=greutatea unitar a prjinilor de foraj, (kg/m);

l=alungirea diferenial, (mm), pentru traciunile F1 i F2, (t).

Conform legii lui Hooke, se poate determina adancimea de prindere astfel:

σi = ε x E ( 4.1 )

σi – efortul de intindere

ε – deformatia specifica

E – modul de elasticitate longitudinal; E = 2,1 x 1011 N / m2

sau:

σi = Ft / A ( 4.2 )

Ft – forta de tractiune

A – suprafata

Pe de alta parte:

ε = Δl / L ( 4.3 )

Δl – alungirea

L – lungimea initial

Inlocuind in ( 1 ) valorile din ( 2 ) si ( 3 ), obtinem:

Ft / A = Δl / L x E ( 4.4 )

Din relatia ( 4 ) rezulta:

L = ( A x Δl x E ) / Ft ( 4.5 )

Se determina acum lungimea pentru doua forte diferite Ft1 si Ft2

In aceste conditii:

Lp = ( A x Δl x E ) / Ft2 – Ft1 = A x E x Δl / ΔFt ( 4.6 )

Daca luam in considerare si rigiditatea garniturii se mai ia un coeficient:

K = 1,04 – 1,05

In aceste conditii:

Lp = K x A x E x Δl / ΔFt ( 4.7 )

Atunci cand e vorba de torsiune, in relatia ( 7 ) se ia momentul de inertie Ip; in loc de E se ia modulul de elasticitate transversal G iar in loc de Δl se ia rasucirea Δσc iar in loc de ΔFt se ia ΔMt, astfel:

Lp = K x Ip x G x Δσc / ΔMt ( 4.8 )

Fig.4.2 Variația volumului de detritus în funcție de viteza de rotire a garniturii

Modul de operare:

Q=greutatea garniturii n momentul prinderii;

se trage de garnitur cu fora T1 = Q + 10 t (indicator de greutate) i se face semn pe prjin n rasul mesei de foraj;

se trage de garnitur cu o for T1+5 t i se revine la T1 i se face semn pe prjin n rasul mesei;

se marcheaz pe prjin mijlocul distanei dintre cele 2 semne (reper l1);

se trage de garnitur cu fora T2 = Q+20 t i se face un semn pe prjin n rasul mesei;

se trage cu fora T2+5 t i se revine la T2, fcnd semn pe prjin n rasul mesei;

se marcheaz pe prjin mijlocul distanei dintre aceste ultime dou semne (reper l2);

se msoar distana ntre cele dou repere , l1 i l2, (mm), care reprezint alungirea garniturii ntre cele dou traciuni, (l);

se calculeaz lungimea garniturii libere cu formula de mai sus.

Degajarea garniturii prinse prin baia de fluide

Bile de fluide pentru degajare trebuie fcute ct mai repede dup prinderea garniturii pentru a evita extinderea zonei de prindere.

a)-Se folosesc ca fluide de degajare: ieiul (uleios), motorina, emulsia invers, apa dulce. ieiul i motorina se folosesc la sondele unde se lucreaz cu fluide de foraj uoare (d = 1,151,40 kg/dm3). Emulsia invers se folosete pentru bile n fluide de foraj mai grele de 1,40 kg/dm3. Apa dulce se folosete pentru degajarea garniturilor prinse n sare.

b)-n fluidele de degajare se adaug aditivi care ajut la dezlipirea prjinilor de perei. Acetia sunt:

Dezemulsionant D5-dezemulsionant folosit la tratarea ieiurilor. Se adaug n iei, motorin: 50-100 l/m3 fluid;

AD-aditiv de deslipire:

SF-100 Baroid;

Skot-free Baroid;

Pipe-Lax Magcobar;

i se folosete n concentraie de:

30-50 l/m3-la fluide de degajare uoare: iei, motorin;

50-100 l/m3-cnd se folosec emulsii inverse ngreunate, ca fluide de degajare.

Soda calcinat – se adaug (10 kg/m3) n apa dulce folosit pentru degajarea garniturilor prinse n sare.

c)-Cantitatea de fluid de degajare se stabilete n funcie de zona n care este prins garnitura de foraj i de experiena forajului pe fiecare structur n ceea ce privete felul prinderii.

Dac, din determinri, aa cum s-a artat mai sus, se constat c garnitura este prins la sap i prjinilor grele, cantitatea de fluid de degajare rezult din: volumul necesar umplerii spaiului inelar de la sap la capul prjinilor grele, plus un volum de 1000-2000 l care se las n prjini.

Dac garnitura este prins mult mai sus de prjinile grele, se folosete o cantitate mai mare de fluid de degajare, deoarece pn ce ajunge n zona de prindere o parte din el se contamineaz cu fluid de foraj (cantitatea minim este 10 m3).

d)-Dac se folosesc ca fluide de degajare ieiul sau motorina i mai ales atunci cnd se plaseaz mult mai sus de talp (cantiti mari), sunt necesare msuri de prevenirea erupiilor din cauza uurrii coloanei de fluid de foraj din sond-eventual ngreunarea fluidului de foraj pentru a compensa uurarea produs de iei sau motorin.

Emulsia invers folosit pentru degajare sa ngreuneaz la greutatea specific a fluidului de foraj din sond.

Executarea operaiei:

nainte de pomparea fluidului de degajare n sond, se iau msuri de prevenire a unei manifestri eruptive i a incendiilor (n cazul ieiului i motorinei).

Astfel:

dac prinderea s-a produs cu prjina de antrenare sau cu un racord special n prevenitor, nepermind nchiderea acestuia sau manevrarea garniturii, se recurge la o deurubare i o ntregire care s asigure condiii normale de lucru.

circulaia se va face prin crucea de circulaie, de presiune corespunztoare, montat la prjinile de foraj. Operaia va ncepe numai dup ce se condiioneaz fluidul de foraj astfel nct presiunea hidrostatic n gaura de sond s asigure echilibrul hidrodinamic al puului.

se verific starea de funcionare normal a instalaiei de prevenirea erupiilor.

se amplaseaz agregatul sau agregatele de pompare la minim 20 m de gura puului, acestea trebuind s aib dispozitive parascntei la eapamente.

se probeaz linia de pompare de la agregate la crucea de circulaie de la prjini, la 1,5 ori presiunea maxim de circulaie (cnd ntreaga cantitate de iei sau motorin se gsete n prjini).

se calculeaz cantitatea de fluid de foraj pentru refularea fluidului de degajare n intervalul stabilit prin program. Atunci cnd baia de fluid de degajare se face la sap i prjinile grele, se las n prjini 1000-2000 l fluid de degajare, calculndu-se n mod corespunztor fluidul de refulare (volumul interior al prjinilor minus 1000-2000 l).

dac fluidul de degajare trebuie ridicat mult mai sus de prjinile grele, volumul de fluid de foraj pentru refulare se calculeaz cu un coeficient de canalizare a circulaiei n spaiul inelar de pn la 30%.

se pompeaz fluidul de foraj de degajare urmrind variaia presiunii de circulaie i ieirea fluiului de foraj la derivaie.

se pompeaz apoi fluidul de refulare (fluid de foraj) cu un debit ct mai mare (se are n vedere i presiunea de circulaie) pentru a diminua canalizarea circulaiei n spaiul inelar. Presiunea de circulaie este maxim atunci cnd tot ieiul sau motorina se afl n prjini i ncepe s scad din momentul n care aceste fluide trec n spaiul inelar.

atunci cnd se folosete emulsie invers de aceeai densitate cu a fluidului de foraj, aceasta se plaseaz ntre dou pachete de motorin, iar presiunea de pompare nregistreaz variaii mai mici.

n timpul pomprii fluidelor n sond se fac manevre ale garniturii de foraj mai rare, n pauze fiind indicat inerea ei netensionat sau chiar n "picioare".

Dup efectuarea bii cu fluid de degajare:

se nchide ventilul de la crucea de circulaie.

se urmrete nivelul de fluid din spaiul inelar i derivaia.

se manevreaz garnitura de foraj la fiecare 5 minute cu traciune suplimentar ce ine seama de tipul instalaiei de foraj, adncimea de prindere, dimensiunea, oelul i uzura prjinilor de foraj; nu este indicat s se ntind de garnitur pn la sarcina maxim admisibil a prjinilor sau a instalaiei de foraj.

la 30 minute-1 or se las garnitura "n picioare" i se urmrete cursa garniturii.

se fac ncercri de degajare i prin torsionarea garniturii cu masa de foraj. Numrul de ture se stabilete n funcie de adncimea de prindere (garnitura se torsioneaz ntins la greutatea tronsonului liber), dimensiunea i categoria prjinilor (vezi "Dimensionarea garniturii de foraj I.C.P.T. Cmpina).

la fiecare or (n cazul ieiului sau motorinei) sau dup 3-4 ore pauz (n cazul emulsiei inverse) se controleaz nivelul n spaiul inelar, eventual se umple puul prin ncrcare, dup care se pompeaz fluid de foraj prin prjini pn ce apare fluid de foraj la derivaie. n timpul pomprii se urmrete presiunea de pompare la agregatul de cimentare (care de cele mai multe ori este indicat s rmn la sond) i dac presiunea are tendina de cretere mult peste presiunea din timpul operaiei, fr s ias fluid la derivaie, se fac mai multe manevre ale garniturii i se reia circulaia (pentru c dup o nou pauz se poate pierde circulaia).

se ine evidena pomprilor fcute cu pauz (ora, cantitate de fluid umplere pu, cantitate fluid pompat prin prjini, presiunea maxim de pompare).

uneori degajarea garniturii are loc aproape imediat ce ieiul ajunge la punctul de prindere, alteori este necesar o durat mai mare.

se consider c dup cca.12 ore, baia de iei i pierde eficacitatea, deoarece ieiul se ridic (difuzeaz) prin fluidul de foraj, uneori ajungnd la derivaie. De aceea, dac dup aceast perioad nu se degajeaz garnitura de foraj, se reia circulaia cu agregatul de cimentare, se elimin fluidul contaminat cu iei (uneori se las totui n el), se condiioneaz fluidul de foraj la caracteristicile normale, stabilite prin program i se repet baia de iei. Cam aceeai comportare o are apa introdus pentru degajarea garniturilor prinse n sare. Baia cu emulsie invers poate dura mai mult (48-72 ore).

degajarea garniturilor prinse, prin bi de fluide, cere rbdare i la nevoie, repetarea bilor de mai multe ori; din experiena forajului pe fiecare structur se ajunge s se cunoasc numrul i eficiena bilor de degajare cu un anumit fluid special: iei, motorin, emulsie invers, ap.

urmrind cursa de manevr (ntre aceleai fore de ntindere) la o garnitur prins, undeva mult mai sus de sap, se poate constata la un moment dat o cretere apreciabil a cursei; aceasta nseamn c garnitura de foraj s-a dezlipit sus (unde s-a fcut baia) dar ntre timp s-a prins i n partea inferioar (de obicei n dreptul prjinilor grele).

n aceast situaie se circul, se condiioneaz fluidul de foraj i se face o baie de degajare cu acelai tip de fluid la prjinile grele.

n cazul mpnrilor de garnitur, dac dup 1-2 bi nu se obine degajarea, se poate proceda astfel:

se determin exact adncimea pn la care este liber garnitura de foraj.

se deurubeaz garnitura liber, cu ajutorul detonatorului i se extrage la zi.

se ntregete garnitura intercalnd la ntregire o geal cu o lungime suficient de prjini grele, n vederea efecturii unor bti pentru degajare.

se face baie cu fluid de degajare, dup care se manevreaz garnitura i se bate cu geala, n sus sau n jos (dup cum a fost mpnat garnitura).

Dup orice rezolvare a unei prinderi prin bi de fluide de degajare:

se circul, cu garnitura n manevr lung, pn la condiionarea fluidului de foraj la caracteristicile dinaintea prinderii.

se extrage garnitura de foraj cu atenie (poate pistona, poate ine pe gaur) i se controleaz prjinile (pot fi prjini strmbe rezultate din manevrele "n jos").

se introduce sapa cu un program de circulaii, eventual corectri, deoarece dup asemenea bi, gaura de sond se poate deranja.

se continu forajul cu luarea msurilor care s previn accidentele similare.

Reducerea presiunii din sondă

Metoda este aplicabilă în cazul prinderilor prin lipire. Micșorându-se presiunea în zona de prindere, forța de presiune care apasă prăjinile sau burlanele pe peretele sondei se reduce și chiar își inversează sensul, dacă presiunea din sondă scade sub cea din porii formațiunii.

Se aplică, cu precădere, trei procedee:

– denivelarea sondei;

– pomparea unui fluid de degajare cu densitate redusă;

– utilizarea probatoarelor de strat;

Procedeul denivelării sondei reclamă cunoșterea presiunii din pori aferentă formațiunilor permeabile din zona de prindere și zonele superioare ale acesteia. Trebuie avut în vedere faptul că, reducerea severă a presiunii din sondă, poate provoca o manifestare eruptivă.

IV. 2. ÎMPĂNAREA GARNITURII DE FORAJ ÎN GAURA DE SONDĂ

Unul dintre accidentele tehnice al garniturii de foraj, ce se poate produce n timpul lucrului n gaura de sond, l constituie mpnarea pe gaur. Garnitura de foraj se mpneaz la partea ei inferioar – sap, prjini grele – din cauza diametrelor mai mari ale acestor elemente.

Degajarea unei garnituri de foraj mpnate necesit procedee i scule speciale de instrumentaie. Dac se acioneaz rapid i cu procedee adecvate, accidentul se poate rezolva repede; orice ntrziere poate agrava accidentul tehnic prin lipirea de pereii gurii de sond a prjinilor de foraj, mai sus de locul mpnrii. De aceea este bine ca la sondele ce se sap pe structuri unde se tie c se pot ntmpla asemenea avarii, s existe scule adecvate, dup cum se va arta mai jos (sau la o ramp apropiat).

Cauzele producerii mpnrilor de garnitur

n general, garniturile de foraj se mpneaz n timpul manevrelor n gaura de sond (de introducere sau extragere), din diferite cauze cum sunt:

1.mpnarea (nepenirea) garniturii la extragere:

n roci care se umfl n contact cu fluidul de foraj cum sunt crbunii aflai la mic adncime sau argilele de la adncimi mai mari (mpnare sap sau stabilizatori manonai);

n guri de cheie (mpnare prjini grele);

n coloane defecte.

2.mpnarea garniturii la introducere:

n guri strnse;

sape manonate.

3.mpnarea garniturii provocat de obiecte metalice rmase n gaur (conuri de sape), cauzate de la suprafa sau czute din perei (prjini grele rmase n guri de cheie).

Cu excepia ultimului caz (cderea prjinilor grele din perei) mpnrile de garnitur au drept cauz i neatenia sondorilor efi n timpul manevrelor garniturilor de foraj. La apariia "inerilor" pe gaur la extragere i a "plutirilor" la introducerea garniturilor, nu trebuie insitat prin traciune sau comprimarea garniturii (deoarece aa se provoac mpnarea) ci prin solicitri minime ale garniturii de foraj, inclusiv prin rotire.

Executarea instrumentaiei

Instrumentaia unei garnituri mpnate pe gaur depinde de cauza care a produs-o; succesul ei depinde de programul de lucru stabilit i de rapiditatea cu care se lucreaz.

Procedeele de lucru pentru rezolvarea accidentului trebuie s prevad succesiv:

stabilirea adncimii de mpnare;

manevrarea garniturii, cu circulaie;

bi cu fluide de degajare (iei, motorin, emulsie invers) i manevr;

deurubarea garniturii de la adncimea de mpnare i rentregirea ei cu o geal de btaie;

manevrare garnitur, circulaie i btaie cu geala;

baie cu fluid de degajare, manevre, btaie cu geala.

Degajarea garniturii mpnate la extragere, de la mic adncime (0-300 m) (crbuni, gaur de cheie)

-Se potrivete garnitura astfel nct deasupra mesei s rmn 1-2 buci prjini (eventual cu tija de antrenare) cu o pereche de racorduri ct mai aproape de mas.

-Se monteaz pe corpul prjinii, sprijinite pe racord, o pereche de arniere groase.

-Se introduce un burlan ct mai greu pe prjinile de deasupra mesei; burlanul se manevreaz sus-jos cu sfoara mosorului (sau troliu pneumatic) legat de protectorul, cu ochi, de la mufa burlanului.

-Se las garnitura "n picioare" i cu ea agat cu elevator sau tija de antrenare (de preferat cu circulaie) se bate cu burlanul pn la degajare. Dac degajarea ntrzie, se poate face baie de iei, urmat de bti cu burlanul.

Degajarea garniturii mpnate n gaura de cheie

-Localizarea gurii de cheie se face uor, innd seama de deviaia gurii i de inerile pe gaur la extragerea garniturii de foraj (se va avea n vedere c nu sapa ine ci partea superioar a prjinilor grele).

-Dup mpnare se manevreaz garnitura n sus numai pn la greutatea proprie, insistndu-se cu manevra n jos pn la ntreaga greutate (garnitura “n picioare”).

Se poate torsiona garnitura ntins la greutatea proprie.

Manevrele se fac cu circulaie (prin tij sau cap de circulaie).

Nu sunt eficiente bile cu fluide de degajare, deoerece fluidul circul prin gaura mare a “cheii” nu prin cea mic n care este mpnat garnitura de foraj.

-Dac garnitura nu se degajeaz prin manevr n jos cu circulaie i torsiune:

se deurubeaz prjinile de foraj de la capul prjinilor grele, cu ajutorul detonatorului, garnitura fiind suspendat n pene la greutatea prjinilor. Uneori se degajeaz garnitura nepenit, din cauza ocurilor i vibraiilor produse de detonator.

se extrag prjinile cu control.

se introduce garnitura de instrumentaie format din:

reducie strmb 1-2;

geal mecanic de btaie (sus+jos);

prjinile grele, aproximativ egale ca greutate cu cele mpnate;

prjini de foraj.

se circul la capul prjinilor rmase i se controleaz fluidul de foraj.

se ntregete garnitura cu tija de antrenare n crlig.

se manevreaz garnitura i se ncepe btaia cu geala astfel:

se ntinde de garnitur numai pn la greutatea normal dinaintea ntregirii.

se las din greutatea garniturii 10-15 t i se declaneaz geala prin rotire scurt cu masa (la dreapta); dup “btaie” se trage de garnitur la greutatea normal, se armeaz geala, tot cu masa, se repet manevra n jos cu btaie. Nu trebuie exagerat apsarea pe geal pentru c scula are seciuni slabe de unde se poate rupe.

atunci cnd se constat c geala nu mai bate:

se verific cursa de manevr a garniturii pentru a vedea dac nu s-au lipit prjinile de foraj mai sus.

se deurubeaz garnitura de sub geal (cu detonator) i se extrage garnitura pentru controlul gealei.

dac se degajeaz garnitura mpnat, se extrage cu schimbri de poziie i rotiri la mas cu ntinderi mici (2-3 t) pn cnd extragerea se face liber. Uneori se ncearc introducerea a civa pai sub adncimea de mpnare i apoi se extrage cu atenie i manevrele artate mai sus.

la manevrele n sus, cu ineri, nu trebuie tras mult cu rotire, pentru c poate intra n funciune geala, care btnd, mpneaz din nou garnitura.

dup extragerea garniturii cu control, se spal geala i se trimite la atelier pentru verificare.

Degajarea garniturii mpnate la introducere

Se execut urmtoarele operaii pn la degajare:

se stabilete adncimea unde este sapa mpnat (dup caietul cu evidena pailor de prjini).

se pornete circulaia, cu debit redus, mrit apoi, treptat, la valoarea din timpul spatului.

se manevreaz garnitura, supunnd-o la fore mai mari dect greutatea proprie (10-20 t peste greutate). Nu se las greutate peste sapa mpnat n jos.

se msoar i se urmrete cursa la manevr. Garnitura ntins la greutatea proprie se torsioneaz cu masa un numr de ture corespunztor greutii ei se face baie cu fluidul de degajare, urmat de manevre i torsionri la mas.

se detecteaz adncimea pn unde este liber garnitura de unde, se deurubeaz apoi cu ajutorul detonatorului (garnitura suspendat n pene la greutatea tronsonului liber).

se extrage garnitura cu control.

se formeaz garnitura de instrumentaie astfel:

reducie strmb 1-2;

geal hidraulic pentru btaie (numai n sus);

prjini grele cu greutate aproximativ egal cu cea a garniturii rmase n pu;

accelerator hidraulic;

prjini de foraj.

Dup circulaie la cap i ntregirea garniturii, se procedeaz la manevrarea ei (+ 10-20 t) i btaie n sus cu geala hidraulic ajutat de accelerator.

intensitatea btii (ocului) va fi cu att mai mare cu ct fora de traciune aplicat asupra garniturii de foraj este mai mare.

pentru aplicarea unei lovituri se ntinde garnitura de prjini, se pune frna i se ateapt ca geala s bat; btaia poate avea loc dup cteva secunde pn la cteva minute, n funcie de: adncimea, mrimea alungirii garniturii de prjini, temperatura i condiiile fizico-mecanice ale gurii de sond.

dup efectuarea unei curse de btaie, geala se nchide i apoi se ntinde garnitura pentru lovitura urmtoare.

pentru realizarea unor lovituri mai puternice se ridic mai repede garnitura de prjini.

dac nu se degajeaz garnitura, se face baie cu fluid de degajare i se reiau manevrele cu btaie.

dup degajare, se circul pentru normalizarea caracteristicilor fluidului de foraj i apoi se extrage garnitura cu control.

se spal cu ap geala i acceleratorul (sau geala mecanic) i se trimit la atelier pentru verificare.

Degajarea garniturii mpnate la extragere

Se procedeaz ca la degajarea garniturii la introducere cu deosebirea ca:

manevrele se fac cu lsare din greutatea prjinilor (nu se trage peste greutatea lor).

se folosete geala mecanic, cu care se bate numai n jos, cu pruden.

Degajarea la impnarea garniturii cu obiecte metalice czute din perei sau de la suprafa

mpnarea se produce la nivelul sapei sau al prjinilor grele.

Operaiunile pentru degajare au urmtoarea succesiune:

manevre (cu traciune peste greutatea garniturii i comprimare cu o parte din greutatea garniturii), torsiune la mas, cu urmrirea cursei de manevr.

circulaie, baie cu un fluid de degajare, manevre.

De cele mai multe ori asemenea cazuri se rezolv prin aceste procedee. Dac nu se obine degajarea garniturii se recurge la deurubare, ntregire cu geala mecanic sau hidraulic (+ accelerator) bti cu geala, eventual n baie cu fluid de degajare.

SCULE DE INSTRUMENTAȚIE FOLOSITE LA DEGAJAREA GARNITURII ÎMPĂNATE

Burlan pentru bti – este un burlan cu pereii groi (greu), cu care se mbrac garnitura de foraj de deasupra mesei rotative (prjin de antrenare) i prin manevrare n sus cu sfoara mosorului sau cu troliul pneumatic urmate de cderi libere pe arniere fixate pe racordul unei prjini, creaz ocuri n garnitura de foraj, n scopul degajrii acesteia cnd este nepenit la adncime mic.

Geala de btaie – este o scul de instrumentaie cu care se realizeaz bti (ocuri) cu garnitura de foraj nepenit n gaura sondei, cu scopul degajrii acesteia. Se monteaz n garnitura de foraj sau de instrumentaie, deasupra sculelor de instrumentaie.

Observatie: Pentru realizarea btilor s-au construit geala de acionare mecanic – tip Kammerdiner – care dau bti n sus i n jos i geala cu acionare hidraulic – tip Bowen – care dau bti numai n sus.

Geal mecanic (cu fereastr) – este format din dou tuburi concentrice: unul exterior, prevzut cu dou trepte i altul inferior ce are dou pene, angrenarea lor fcndu-se prin dini de cuplare, sub aciunea unui moment de torsiune. Dimensiuni pentru foraj: 5.3/4 x 4.1/2 L; 6.3/4 x 5.1/2 N, 7.3/4 x 6.5/8 N; 8 x 6.5/8 L.

Geal hidraulic – funcioneaz pe principiul scurgerii forate a unui fluid vscos prin spaiul inelar creat de un piston care se deplaseaz n interiorul corpului gealei i care la captul de curs ptrunde ntr-un spaiu inelar mrit. Dimensiuni pentru foraj: 4.3/4 x 3.1/2 IF; 6.1/4 x 4.1/2 IF; 7.3/4 x 6.5/8 N. n STAS 11167-1992 se menioneaz i alte dimensiuni (6.1/2, 7, 8, 9, 9.1/2 in).

Deasupra gealelor se monteaz prjini grele, a cror greutate total este indicat s fie aproximativ egal cu a garniturii prinse.

Pentru eficacitate maxim atunci cnd se lucreaz cu geala hidraulic, se recomand s se monteze un "accelerator hidraulic" deasupra gealei i prjinilor grele.

Accelerator hidraulic – este un dispozitiv proiectat i realizat ca s lucreze numai mpreun cu geala hidraulic, rolul lui fiind de a produce bti mai puternice dect ale gealei fr accelerator.

Ordinea de montaj n garnitur:

scula de instrumentaie sau reducie de ntregire;

geal hidraulic;

prjini grele;

accelerator hidraulic.

Se construiete cu aceleai dimensiuni ca geala hidraulic (4.3/4 x 3.1/2 IF; 6.1/4 x 4.1/2 IF; 7.3/4 x 6.5/8 N).

Detonator pentru deurubat garnitura de foraj – este un dispozitiv ce conine material exploziv (fitile), introdus cu cablu electric prin interiorul unei garnituri prinse, care prin detonarea fitilelor comandat de la suprafa ajut la deurubarea unei mbinri atunci cnd garnitura este torsionat n sensul deurubrii.

Fig .4.3 Geală mecanică cu fereastră pentru prăjini de foraj

Geala mecanicã cu fereastrã pentru prãjini de foraj se monteazã în garnitură de foraj sau instrumentație în scopul degajãrii garniturilor de prãjini prinse în gaură de sondã.

Filetele corpului și tijei se pot execută dreapta sau stânga, dinții corpului având același sens cu al filetului.

În scopul degajãrii garniturii de prãjini prinse în gaură de sondã, se lasã geală în jos realizându-se o ușoarã apãsare dupã care se rotește la dreapta sau la stânga, (funcție de sensul de lucru al gealei) menținând în permanentã un moment de torsiune necesar pentru a cupla dintîi practicați în ferestrele corpului cu dintîi din umerii tijei.Momentul de torsiune va fi ales în funcție de intensitatea loviturii care urmeazã a se realiza.

Se ridicã încet garnitură menținându-se momentul de torsiune, dinții corpului fiind cuplați cu cei ai tijei și începe sã se mãreascã efortul de tracțiune panã la valoarea la care se dorește sã se producã bãtăia. La aceastã valoare se reduce momentul de torsiune, dinții se decupleazã și corpul gealei lovește cu suprafață de jos a ferestrei în umerii tijei.Geala mecanica cu fereastra pentru prajini de foraj.

IV. 3. RUPERI ÎN GARNITURA DE FORAJ

Accidentele garniturii de foraj fac parte din categoria accidentelor tehnice de fund. Pentru rezolvarea accidentelor tehnice de fund, accidente numite în mod curent "avarii", se aplic diferite procedee de lucru i se utilizeaz diferite scule sau instrumente.

La ruperea sau smulgerea garniturii de foraj rmne sau cade, n sond, un tronson de prjini, situaie ce impune recuperarea acestuia.

Operaia de recuperare a tronsonului de prjini din sond se realizeaz prin intermediul unei garnituri de lucru i a unui instrument de prindere sau ntregire.

Un asemenea instrument este corunca.

Corunca este o scul special, de prindere exterioar, dezgabil, care este utilizat în vederea recuperrii tronsoanelor de material tubular rmase la pu, prin manevrare i deurubare si poate fi folosit att în cazurile de smulgere ct i în cazurile de rupere a garniturii de foraj, în special atunci cnd prjinile se rup din corp, ruptura putnd fi regulat sau neregulat.

Corunca este o scul amovibil, fa de dorn i tut care nu sunt dezgabile, ea putnd fi desprins de la captul prjinii printr-o manevr relativ simpl sau rotire la dreapta.

Alegerea coruncii

Alegerea sculei de instrumentaie din punct de vedere dimensional, este determinat de starea, dimensiunile, rezistena i poziia capului de operare i de spaiul existent în jurul lui.

Corunca este o scul prevzut cu bacuri de prindere, schimbarea acestora conducnd la crearea unui domeniu mai larg de operare. Îmbrcnd capul de prjin rmas la pu, corunca împiedic accentuarea degradrii rupturii capului.

Se construiesc dou tipuri de corunci, scule care pot prinde prjinile de cap, iar altele care le prind la 20-30 cm de capul prjinii rmase la pu. Primul tip de corunc poate fi întrebuinat în situaia în care capul rupt are o forma regulat, în care caz bacurile coruncii se pot prinde i etana pe prjin asigurnd obinerea circulaiei prin sap, dac acest lucru nu mai este împiedicat i de alte cauze. Al doilea tip de corunc se utilizeaz cnd capul rupt are o form neregulat, achiat.

Corunca este prevzut i cu o garnitur de cauciuc, situat deasupra bacurilor, care asigur etaneitatea necesar în vederea încercrii restabilirii circulaiei prin sap.

Dup sistemul de degajare al coruncii de pe capul prjinii sau sculei prinse, coruncile pot fi:

cu bac spiral – la care degajarea se face prin rotire la dreapta (bacurile au filete stînga);

cu bac co – la care degajarea se face prin apsarea coruncii în jos pe capul prins, urmat de retragere.

STAS-ul 5711-87 indic pentru fiecare corunc tensiunea maxim i presiunea maxim de lucru. Coruncile sunt marcate prin imprimare sau gravare (pe prile metalice) sau prin vulcanizare în relief (pe garniturile de etanare).

Pe racordul coruncii sunt marcate:

tipul coruncii (S = spiral ; C = co)

diametrul exterior al corpului

filetul racordului

sarcina maxim de lucru

serie, an fabricaie i alte date de fabricaie

Pe bacuri i garnituri sunt marcate:

diametrul exterior al coruncii

diametrul de prindere a bacurilor

marca fabricii .a.

Piesele interioare ale coruncii se ung cu vaselin tehnic.

Executarea instrumentatiei

În vederea asigurrii reuitei unei astfel de instrumentaii este necesar s se cunoasc:

a)adncimea la care se gsete captul prjinilor din sond (capul rmas);

b)caracterul ruperii i poziia capului;

c)situaia sondei.

Locul de rupere, natura ruperii i forma capului se stabilesc studiind captul tronsonului extras. Informaii suplimentare asupra formei i poziiei capului de operare se pot obine introducnd modelul cu plumb.

Modelul cu plumb se introduce cu o garnitura de prjini de foraj pn deasupra capului rmas, unde se circul pentru splarea capului de lucru. Dup ce s-a circulat suficient se oprete circulaia i se las modelul cu plumb usor pe capul rmas. Nu se va lsa o apsare mai mare de 2-3 t. Se va extrage apoi modelul la zi si se va studia fcndu-se i o copie a urmei rmase pe model.

Acesta împreun cu celelalte date vor ajuta la luarea celei mai corecte decizii.

Pentru instrumentaie, corunca introdus la pu nu trebuie însoit de racordul de siguran, aa cum se procedeaz atunci cnd se utilizeaz alte scule, întruct este o scul amovibil.

Numai în cazuri cu totul speciale ale unor guri foarte dificile în care se produc drmari frecvente ale pereilor, apare necesitatea utilizrii racordului de siguran.

Dupa introducerea coruncii se controleaz capul prjinilor rmase la pu, se marcheaz un semn pe prajina de antrenare, apoi printr-o uoar rotire i avansare, se îmbrac capul marcndu-se un nou semn pe prjina de antrenare. Pentru ca bacurile s prind bine prjinile rmase la pu, se trage în sus cu 10-15 t peste greutatea garniturii cu care s-a introdus corunca, dupa care, în scopul degajrii prjinilor rmase la pu, se face circulaie. (Valori mai mari ale presiunii de circulaie dect cea constatat înainte de întregire cu corunca, constituie un indiciu al realizrii circulaiei prin sap).

Circulaia se face în general cu fluid de foraj i numai în cazul cnd dup manevre i circulaie garnitura rmas la pu nu pleac din talp se recurge la baia cu fluide de degajare.

Dac nici prin aceast metod sau prin alte metode nu s-a reuit degajarea garniturii rmase la pu, se poate proceda, dac adncimea o permite, la torpilarea garniturii. Corunca permite trecerea unei torpile cu diametrul pn la 60 mm i uneori, chiar mai mare.

În cazul extrem în care nu s-a reuit degajarea garniturii prin “baie” se poate proceda la degajarea coruncii. În acest scop, se las pe corunc o greutate de 10 pn la 25 t, pentru ca gradul de prindere a bacurilor coruncii pe prjin s slbeasc. Dup slbire se rotete uor cu masa, la dreapta sau la stnga, dup tipul coruncii i prjinilor introduse cu ea, iar dup cteva rotaii se ridic foarte încet corunca cu pn la 5 cm, fr s se înfig din nou bacurile în prjin. Operaia se repet pn cnd corunca iese de pe capul prjinii rupte i se poate extrage.

Cnd se scap un tronson de prjini, de la suprafa sau atunci cnd n urma instrumentaiei cu dornul, acesta s-a rupt dup angajare, astupnd spaiul interior al garniturii rmase la pu.

Pentru rezolvarea unor asemenea accidente se recomand utilizarea tutei.

Tuta – este o scul special, de prindere la exterior care este utilizat n vederea recuperrii tronsoanelor de material tubular rmase la pu. Se execut n dou variante (I-dintr-o bucat; II-din dou buci: corp + reducie de racordare la prjini), cu filet interior de prindere. Filetul poate fi de tip A (profil trapezoidal) i tip B (filet mrunt cu pas 3 mm). Tuta are 4-6 anuri interioare longitudinale sau filet exterior pentru ataat plria de ghidaj. Ca dimensiuni, tutele se construiesc pentru toat gama de prjini de foraj (corp, racord special) i prjini grele. Traciunea maxim pe care o poate suporta filetul de prindere al tutei limiteaz sarcina de manevr a garniturii de foraj ntregit cu tuta.

n vederea asigurrii reuitei instrumentaiei cu tuta este necesar s se cunoasc:

adncimea la care se gsete captul prjinilor din sond (capul rmas sau capul de operare);

caracterul ruperii i poziia capului;

situaia sondei.

Natura, locul de rupere i forma capului se stabilesc studiind captul tronsonului extras. Informaii suplimentare asupra formei i poziiei capului de operare se pot obine introducnd modelul cu plumb.

Alegerea sculei de instrumentaie este determinat de starea, dimensiunile, rezistena i poziia capului de operare, de spaiul existent n jurul lui. Tuta aleas trebuie s nu prezinte crpturi pe corp i s aib plumb corect aezat n canalele interioare.

Tuta mbrac i prinde din exterior capul prjinii, motiv pentru care constituie o scul bun de instrumentaie i pentru cazurile cnd ruperea prjinii este neregulat, deoarece prin rotirea cu masa a garniturii cu care se instrumenteaz, tuta poate tia filet n corpul capului prjinilor rmase la pu.

Cnd ruperea neregulat a prjinii se ntinde pe o lungime mai mare pe corpul ei, se pot folosi tute multiple (duble sau chiar triple), care se realizeaz prin alipirea corpului a dou sau trei tute (filet i sudur).

Datorit diametrului ei relativ mare, tuta se ghideaz mai uor peste capul prjinii rupte i deci mrete ansele de rezolvare n timp scurt a accidentului respectiv.

Se prefer tuta ca scul de instrumentaie i atunci cnd capul prjinilor rmase la pu este greu de gsit, cum se poate ntmpla n gurile netubate, n coloanele de diametru mare sau cnd se presupune sau se tie c, din garnitura de prjini rmas la pu, partea nc neprins n teren este strmb.

Nu se utilizeaz tut cu pereii mai subiri de 15-20 mm, deoarece s-ar ovaliza i chiar sparge n timpul operaiei de instrumentaie.

Dac diferena dintre diametrul corpului tutei i diametrul gurii n care lucreaz este prea mare i tuta ar putea intra ntre prjina ce urmeaz a fi prins i perete, pentru a evita aceasta, precum i pentru a evita pierderea de timp cu cutarea capului prjinii, se nurubeaz la partea de jos a corpului tutei o plrie conductoare (de ghidaj), asemntoare cu cele ce se utilizeaz la dornuri, tot n scop de ghidaj.

De asemenea tuta se poate introduce cu reducie sau cu prjin strmb.

Executarea instrumentaiei

Pentru prinderea garniturii de prjini rmas la pu, se introduce tuta cu garnitur de prjini, inclusiv racord de siguran, se mbrac capul rupt i se las foarte uor n jos, conform semnelor fcute n prealabil pe prjina de antrenare, pn ce intr pe capul rupt, pn n punctul unde seciunea interioar a corpului tutei este de un diametru egal cu diametrul captului prjinii rupte.

Apoi se rotete uor garnitura de prjini, cu masa de foraj, meninnd o apsare de 1,5-2 t, pn cnd garnitura are tendina de torsionare. Se mai dau cteva ture cu masa dup care, lent, se manevreaz garnitura n sus, cteva tone peste greutatea garniturii n trepte.

Pentru a se asigura o prindere eficient cu tuta este necesar ca aceasta s fie strns cu 6-8ture la adncimi mici i cu 10-20 ture la adncimi mari, pentru prjini cu diametrul de 5 in i cu un numr de ture mai mare pentru prjini cu diametrul de 4.1/2 in sau mai mic.

Dac tronsonul rmas jos este prins n teren se pornete circulaia i se manevreaz garnitura. Dac degajarea nu este posibil se fac pregtiri pentru efectuarea unei bi de degajare.

Cnd se introduce o tut (multipl de obicei) pentru prinderea unei prjini rupte din corp – cu ruptura achiat mult n lungul corpului – este indicat ca, dac dup angajarea tutei se constat c garnitura rmas jos a fost prins n teren, s se deurubeze bucat rupt, s se extrag tuta apoi s se rentregeasc la greutatea prjinilor introduse cu tuta (+ 1 tf) i rotind garnitura la stnga.

De aceea este bine ca la introducerea unei tute multiple s se strng bine racordurilor speciale ale prjinilor.

fig.4.4 fig.4.5

Fig. 4.4 – tute simple cu dinti frezati la partea inferioarã

Fig. 4.5 – tute cu pãlãrie

Dornul este o scul de instrumentaie nedezgabil care se folosete atunci cnd ruptura este dreapt i captul prins este suficient de rezistent (de obicei la o rupere din dreptul ngrorii prjinii sau la o rupere a cepului) i atunci cnd suprafaa exterioar, fr o frezare prealabil. Astfel, cu dornul se poate instrumenta dup: prjini de foraj rupte n zona de ngroare sau din cep, racorduri speciale, prjini grele, reducii care au pereii groi, carotiere i coroane rmase n talp, etc. De regul la ruperile din corp nu se folosete dornul.

innd seama de diversele cazuri de utilizare, dornurile se confecioneaz n variante care se adapteaz fiecrei situaii de rupere a elementelor care compun garnitura de foraj.

Dornul – este o scul de prindere n interior prin tiere de filet, ce se folosete pentru a instrumenta dup materialele tubulare rmase sau scpate n gaura de sond. Filetul exterior al dornului poate fi "dreapta" sau "stnga", cu profilul trapezoidal sau triunghiular. Se fabric dornuri "lungi" pentru prinderi de prjini cu pereii groi (prjini grele, capete refulate, prjini de foraj) i dornuri scurte cu filet mare pentru angajat n mufe racordurile speciale. Dornul poate fi ncadrat ntr-un corp prevzut cu plrie de ghidaj. Dornurile rezist la anumite sarcini maxime de lucru (ntindere) sau limiteaz sarcina de manevr a garniturii de foraj ntregite,

Alegerea dornului

Pentru reuita acestei instrumentaii trebuie cunoscute:

adncimea la care se gsete captul prjinilor din sond (capul rmas sau capul de operare);

caracterul ruperii i poziia capului;

situaia sondei.

Natura, locul de rupere sau de smulgere i forma capului se stabilesc studiind captul tronsonului extras. Informaii suplimentare asupra formei i poziiei capului de operare se pot obine introducnd modelul cu plumb (dac este cazul).

Alegerea sculei de instrumentaie este determinat de starea, dimensiunile, rezistena i poziia capului de operare, de spaiul existent n jurul lui. Dornul lung trebuie s fie mai robust (corp cilindric, cu perei groi).

Pentru executarea instrumentaiei cu dornul lung este necesar ca acesta s fie ales astfel nct la vrf s aib un diametru cu 10-20 mm mai mic dect diametrul interior al materialului tubular rmas la pu, iar corpul lui s fie ct mai cilindric pentru a avea o suprafa de contact cu prjina rupt ct mai mare.

n acest fel, se asigur ca dornul s ptrund cu cel puin 150 mm din corpul su n canalul interior al materialului tubular. nainte de introducere dornul se va proba pe un model sau pe partea rupt extras, urmrindu-se existena plumbului pe canalele longitudinale.

Dornul trebuie s aib peretele ct mai gros (altfel se rupe uor) i filete care s nu se deformeze la lovirea cu ciocanul.

Executarea instrumentaiei

Dornul poate avea filet dreapta sau filet stnga i va fi introdus cu un racord de siguran (manon sau baionet). Introducerea cu racord de siguran pentru detaare la nevoie este obligatorie, avnd n vedere faptul c garnitura ntregit cu dornul poate fi prins la pu. Racordul de siguran permite deurubarea i retragerea garniturii de instrumentaie.

De asemenea dornurile se utilizeaz n dou variante de montaj: cu plrie i fr plrie de ghidaj.

Dac prjinile sunt lipite de pereii sondei, lucru ce se ntmpl de regul, atunci pentru ca dornul s intre pe capul de operare, el se introduce cu o plrie de ghidare, cu o prjin excentric sau cu o reducie dezaxat (strmb).

n primul caz, prjinile sunt aduse spre centru, iar n celelalte situaii (situaiile n care prjinile rmase n gaura de sond nu sunt lipite de pereii gurii de sond) capul este cutat rotind uor garnitura.

n cazurile cnd trebuie s se instrumenteze cu dorn cu plrie, trebuie inut seama c diametrul plriei s fie cu 3050 mm mai mic dect diametrul sapei cu care s-a forat, dac este vorba de formaiuni moi i de 2030 mm, dac este vorba de formaiuni tari.

Dup ce capul este gsit i dornul intr n prjin se las o apsare de 1,5-2 t i cu turaie redus, el se nurubeaz, tind filet n corpul prjinii sau a racordului. n timpul nurubrii se menine aceeai apsare, fr a se fora strngerea.

Strngerea dornului se aprecieaz prin numrarea rotaiilor efective la mas, adic din numrul total de ture la dreapta se scad cele corespunztoare torsionrii garniturii de foraj.

Dup strngere, se ntinde garnitura cu sarcini progresive pn la greutatea avut nainte de rupere sau smulgere i se ncearc obinerea circulaiei pe la captul inferior al prjinilor i extragerea lor.

Extragerea garniturii se face prin deurubarea pailor cu cletii de mn sau cleti mecanizai.

Dac dornul nu este bine angajat, la traciune se poate smulge, iar cnd se foreaz strngerea se poate terge filetul dornului.

Fig. 4.6 Fig. 4.7

Dornurile pentru instrumentat material tubular se executã în urmãtoarele tipuri:

 tip P, pentru prinderea în capul îngrosat sau în corpul prãjinii de foraj sau tevi de extractie, prãjinii grele si racordului special conform fig.4.6

 tip S, scurt pentru prinderea în capul mufei de extractie, fig.4.7

 tip R, pentru prinderea în capul mufei racordului special, conform fig.4.7,

Reversorul – este un instrument de revenire acționat hidraulic pentru aplicarea unui cuplu și de deșurubare a prăjinilor de foraj, tubingului sau a prăjinilor grele prinse în timpul operațiunilor de foraj.

Fig. 4.8 Reversor

Armarea reversorului se face deasupra sabotului coloanei tubate, având deasupra reversorului garnitură de foraj dreapta iar dedesubt garnitură stânga și sculă de instrumentat stânga. Cu cât crește tronsonul de prăjini stânga scade puterea de deșurubare.

Această sculă de instrumentat se pretează pentru coruncă, deoarece această nu angajează prin rotație. Pentru operarea cu dorn sau tută, reversorul necesită armări și dezarmări mecanice successive pentru controlul angajării și al sarcinii suplimentare.

La fiecare 1,6 ture dreapta, mișcarea se transmite la stânga 1 tură. Cu cât sarcina la care se întinde garnitură este mai mare, posibilitatea de deșurubare a acesteia scade.

Mod de lucru cu reversorul:

– se introduce scula la capul rămas;

– se circulă și se detectează capul rămas ( cu circulație ); în cazul în care se lucrează cu coruncă , se angajează scula și se întinde la greutatea dorită;

– se lansează bila pentru împănarea sculei în coloana;

– se urmărește presiunea care crește brusc – acesta este momentul de blocare al reversorului;

– se rotește masa rotary la dreapta până la deșurubare ( crește momentul din garnitură și se aude deșurubarea garniturii );

– dezangajarea se face mecanic cu 3 ture la stânga după care începe extragerea.

Dezavantajul armării hidraulice este că în timpul extragerii nu se scurge tot noroiul din prăjini, neexistând controlul corect al umplerii puțului și deci există posibilitatea unei manifestări. Pentru a evita dezavantajul descris mai sus se utilizează armarea mecanică a reversorului, care se face cu 3 ture dreapta la masă rotary. Prin armarea mecanică se poate deranja bacul coruncii operația de instrumentație va fi compromisă.

Reversorul este sigur la armarea hidraulică, dar, datorită modului de construcție și la armarea mecanică garantează reușită operației.

IV.4. SCĂPAREA OBIECTELOR ÎN SONDĂ

Atunci cînd, din diferite cauze, rmân sau scap pe talpa sondei diferite obiecte metalice, accidente a cror rezolvare implic operarea cu freze frontale. De asemenea, cu frezele frontale se netezete capul unei prjini rupte sau se frezeaz material tubular rmas în sond.

Freza frontal – este o scul special ce se folosete la frezarea obiectelor sau fragmentelor de piese metalice rmase sau scpate în sond. Cu freze metalice se frezeaz i material tubular rmas în gaura de sond, reintoare de ciment, iuri, .a.

Frezarea – este o operaie special de eliminare parial sau total a obiectelor metalice rmase sau scpate în sond i const în atacarea i transformarea acestora în achii metalice mici, care sunt eliminate prin fluidul de foraj.

În timpul desfurrii procesului de foraj pot apare cazuri când rmân sau sunt scpate în gaura de sond obiecte destul de diverse, provenind din deteriorarea sapelor, coroanelor i a sculelor cu care se lucreaz curent la gura puului sau chiar scule auxiliare întregi.

Astfel, în materie de accidente provocate de sape sau coroane, acestea pot s rmân numai parial (în cazul sapelor drepte) sau numai unele componente ale lor (în cazul sapelor cu conuri). O alt categorie de obiecte care pot fi scpate în gaura de sond o formeaz diferitele scule de mân auxiliare cum ar fi: ciocane, dli, dornuri, etc., precum i scule tehnologice cum sunt: cleti cu lan, pene rotary, ptrai mici, etc.

În timpul introducerii sau extragerii garniturii de foraj se poate întâmpla ca unele obiecte (bacuri de cleti, lanuri de cleti, uruburi, flci i boluri de clete rotary, etc.) s cad în gaura de sond.

Urmrile prezenei obiectelor rmase sau scpate în gaura de sond sunt în funcie de mai muli factori i anume: mrimea, forma, duritatea, materialului din care sunt confecionate, adâncimea la care se afl, poziia în care se afl i duritatea terenului.

În terenuri slabe pot fi împinse în peretele gurii de sond cu ajutorul sapei drepte sau de sape cu forme speciale, fr prea mari inconveniente pentru foraj.

În terenuri dure acest lucru nu mai este posibil, ceea ce împiedic continuarea forajului. În acest caz dac obiectele rmase sau scpate la pu sunt din punct de vedere al formei, mrimii sau poziiei imposibil de recuperat cu freza magnetic sau cu alte scule pentru curirea tlpii, se va proceda la instrumentaia cu freza tronconic sau frontal (dup caz) în scopul eliminrii acestora parial sau total, eliminare ce const în atacarea i transformarea acestor obiecte în achii mici i aducerea lor la suprafa de ctre fluidul de foraj.

Deasemenea, se impune operarea cu freza în cazul accidentelor tehnice suferite de garnitura de prjini i anume, atunci când ruptura suferit de una din prjini, din punct de vedere al formei, este neregulat, rezultând în urma ruperii niste fâii lungi. În vederea recuperrii garniturii de foraj rmase la pu în astfel de cazuri se prevede operarea cu una din sculele specifice pentru instrumentaie precum: tuta, corunca sau dornul. Ca acest lucru s fie posibil este necesar îns o frezare prealabil a capului rmas în scopul aducerii sale la o form cât de cât regulat, dup care se procedeaza la operarea cu una din sculele enumerate mai sus.

Aceste accidente se produc fie datorit unor defecte constructive, fie datorit unei exploatri defectuoase a sculelor i echipamentelor, fie neglijenei personalului muncitor.

În vederea stabilirii programului de lucru se procedeaz la recunoaterea accidentului, recunoatere ce se face pe baza datelor existente în raportul sondei, a schielor i a sculelor sau echipamentelor recuperate din gaura de sond sau a celor asemntoare.

Pentru aceasta este necesar s se cunoasc în cazul obiectelor scpate sau rmase la pu poziia acestora pe talp, iar în cazul unui accident al garniturii de foraj a formei i poziiei rupturii. Acest lucru este posibil prin efectuarea unei investigaii cu modelul cu plumb. Modelul cu plumb se introduce cu prjinile de foraj, imediat deasupra obiectului rmas sau scpat în gaura de sond, se circul pentru splare i se face imprimarea prin apsare a urmei obiectului sau rupturii. Dup extragerea modelului se face o copie exact a imprimrii, în mrime natural pe hârtie, dup care se trece la întocmirea programului de lucru.

Executarea instrumentaiei

Dup întocmirea programului de lucru în funcie de situaia existent se execut instrumentaia cu freza frontal.

Dac situaia o impune, se va proceda la frezarea rupturii sau obiectelor rmase sau scpate la pu. Pentru aceasta se introduce o frez frontal cu lame armate cu carburi metalice, cu o garnitur de lucru pân deasupra tlpii sau capului rmas, se circul pentru splare, dup care cu turaie redus la masa rotary (circa 3050 rotaii pe minut) i apsare redus se procedeaz la frezarea propriu-zis. Se avanseaz nu mai mult de 5-10 cm dup care se oprete operaia se ridic freza în poziia iniial i se repet operaia de frezare. panul rezultat este transportat la suprafa de fluidul de foraj i observat la sitele vibratoare. Odat operaia încheiat se extrage freza, fiind necesar, uneori, utilizarea succesiv a mai multor freze.

Din punct de vedere dimensional, diametrul maxim exterior al frezei alese, trebuie s permit trecerea acesteia, fr oprire, prin instalaia de prevenire a erupiilor, etanare i prin burlanele cele mai groase ce alctuiesc coloana tubat.

Pentru curarea suprafeei de lucru a frezei i mrirea eficienei acesteia atunci cnd se frezeaz obiecte cu mult metal, se poate înuruba deasupra frezei frontale un co (recuperator de fragmente metalice i de roc de dimensiuni mari).

De asemenea marurile cu freza frontal se alterneaz cu maruri cu freza magnetic pentru curarea tlpii de fragmente metalice rezultate din frezare. Freza frontal se introduce cu prjini grele.

Curitor de talp cu circulaie invers – este o scul de instrumentaie care cur talpa sondei de obiecte metalice (conuri de sap sau altele similare) prin introducerea acestora n corpul sculei cu circulaie invers local i reinerea lor de ctre un reintor cu lame.

Pianjenul – este o scul de instrumentaie realizat dintr-un burlan scurt i prevzut la partea inferioar cu lame tiate din corpul burlanului, scula fiind utilizat pentru instrumentaia dup obiectele rmase sau scpate n gaura de sond.

Instrumentaia cu pianjenul

Pianjenul se construiete dintr-un burlan redus la un cap, cu legtur la prjini, iar la cellalt cap este prevzut cu circa 8 pn la 12 lame paralele de form dreptunghiular sau triunghiular cu nclinare spre stnga, avnd lungimea maxim de 2/3 din diametrul burlanului. Partea de jos a pianjenului se declete pentru a se putea deforma i nchide pe obiectul de recuperat.

Pianjenul se introduce cu garnitura de foraj pn cnd ajunge deasupra obiectului rmas sau scpat la pu. Aici, prin rotirea uoar a garniturii, se apas progresiv, cteva ture, pn cnd se ajunge pe talp, timp n care lamele nclinate prind obiectul rmas n interiorul lor.

Pianjenul este utilizat n cazul n care obiectul n cauz nu ocup o poziie prea excentric i pentru recuperarea conurilor de la sap, a sapelor sau frezelor rmase la pu n poziie culcat, etc.

Instrumentaie cu frez magnetic

Freza magnetic este indicat pentru recuperarea conurilor de sap rmase la talp, piulielor, uruburilor i altor piese mici, precum i a unor piese ceva mai mari dar limitate ca volum i greutate. Ea poate atrage corpuri pn la 10 kg greutate.

Freza se compune din reducia superioar i corpul propriu-zis, corp ce este format din manta, manonul antimagnetic i magnetul propriu-zis (n centru). Aceasta este prevzut n partea de jos cu o plrie care are rolul de a mica obiectul pe talp pentru a-l aduce n cmpul magnetic.

Freza magnetic se nurubeaz la o garnitur de foraj i se introduce pn la 1015 cm deasupra tlpii. Se pornete circulaia normal i se avanseaz ncet cu rotaie redus (3040 rotaii pe minut la mas) pn se ajunge pe corpul rmas la pu. Dac talpa a fost atins la adncimea corect se mai continu cteva rotaii cu splare. Dup aceasta se retrage freza mai sus cu 1-2 m se oprete pompa i se las fr rotaie din nou freza pe talp (pe corpul ce trebuie prins).

Dup ce s-a instrumentat, freza magnetic se extrage ncet, deurubnd paii pe prjini cu cletii cu lan sau mecanizat. n cazul n care freza magnetic nu aduce nimic la suprafa se poate repeta operaia cu plria scurtat sau fr plrie dup care se va introduce o sap pi (lance), cu un unghi la vrf de cel puin 120, cu care se avanseaz circa 10-15 cm n teren pentru curare, splare i formarea unui cuib conic n talp.

Odat realizat aceast operaie se extrage sapa pi i se repet instrumentaia cu freza magnetic conform metodologiei de mai sus.

Sunt cazuri cnd obiectul rmas sau scpat la pu trebuie s fie sfrmat cu freze tronconice sau frontale i apoi s se opereze cu freza magnetic.

Pentru aceasta se nurubeaz la garnitura de prjini o frez frontal sau tronconic, funcie de mprejurri, armat cu carburi metalice i se introduce n gaura de sond pn deasupra tlpii. Se circul, dup care, cu debit mic, turaii de 30-50 rot/min i apsri de 0,5-1 t se avanseaz uor ncepnd de la circa 15-30 cm deasupra obiectelor rmase la pu i avansndu-se ct este posibil, dup care se extrage freza la zi. Dac freza este uzat apreciabil i rezultatul frezrii nu este mulumitor se va forma o nou frez i se va repeta operaia.

Dup “tocarea” obiectelor metalice se va proceda la realizarea instrumentaiei cu freza magnetic.

Curitorul de talp cu circulaie invers

Poate nlocui freza magnetic pentru recuperarea de conuri de sape i alte obiecte de dimensiuni nu prea mari. El are la partea inferioar freza cu dinii ncrcai cu material dur.

Curitorul verificat pe ramp, se introduce cu garnitura de foraj la talp. Dup ce se circul pentru omogenizarea fluidului de foraj, se lanseaz o bil care odat aezat pe un scaun din interiorul curitorului, dirijeaz fluidul n exeteriorul lui, cu crearea unui vid n interior, provocat de o duz interioar; curentul de fluid de foraj ndreptat spre talp i vidul creat n interiorul sculei, fac ca obiectul metalic s intre n curitor unde este reinut de un dispozitiv cu lame (care poate fi dublu).

Dup ce se declaneaz circulaia invers, se atinge talpa cu rotaie i se avanseaz ct mai mult teren (ct mai muli centimetri); cnd avansarea nu mai este posibil se ridic curitorul de pe talp, se oprete circulaia i se extrage, deurubndu-se paii cu cletii cu lan sau cu cletele mecanizat.

Dup extragere, se demonteaz curitorul, se scoate obiectul recuperat (uneori operaia nu reuete), se recupereaz bila, se spal, se controleaz curitorul i se pregtete pentru alt operaie.

CAPITOTUL V.

SIMPTOMELE APARIȚIEI MANIFESTᾸRILOR ERUPTIVE.

V. 1. CAUZELE MANIFESTĂRII ERUPTIVE

Declanșarea unei manifestări eruptive are loc atunci când presiunea exercitată de către fluidul din sondă asupra stratului este inferioară presiunii din strat .

phs + phd < ps

unde:

phs – presiunea hidrostatică a coloanei de fluid de foraj din sondă, la nivelul ( adancimea ) unui strat de fluide sub presiune ( MPa );

phd – presiunea hidrodinamică la nivelul stratului respectiv ( MPa ) determinată de circulația fluidului de foraj;

ps – presiunea fluidelor din stratul eruptiv ( MPa );

Relatii de calcul:

phs = 9,81 x 10-6 x ρf x H ( MPa )

unde:

ρf – densitatea fluidului de foraj ( kg/m3 )

H – adâncimea ( m ) la care se afla stratul eruptiv

1 MPa = 10 bar

Phd = 10-1 x [ 48 x ηp x V/ ( Ds – Dp )2 + 6 x τ0 / Ds – Dp ] x H, ( MPa )

unde:

ηp – vascozitatea plastică, CP

τ0 – tensiunea dinamică de forfecare, lb/100 ft2

V – viteza medie a curentului de fluid, m/s

Ds – diametrul sapei, m

Dp – diametrul prajinii, m

H – adâncimea sondei, m

Formulele arată factorii principali care favorizează declanșarea unei manifestări eruptive și anume:

1. Reducerea densității fluidului de foraj ( ρ ) prin:

Diluare excesivă;

Pachete de fluide ușoare pentru degajarea garniturilor de foraj prinse;

Alterare cu fluide pătrunse din straturile traversate ( gaze, apă sărată );

2. Reducerea înălțimii coloanei hidrostatice din sondă ( H ) prin:

Neumplerea găurii de sondă la extragerea garniturii de foraj ( sau a dispozitivelor de lucru lansate cu cablu );

Pistonare pe gaură la extragerea garniturii de foraj;

Pierderea totală a circulației fluidului de foraj;

Expulzarea fluidului de foraj la gură sondei de către dopuri de gaze pătrunse din straturile traversate;

Gazele pot pătrunde în sonda ( in fluidul de foraj ) prin trei mecanisme:

1. Prin efuzie, când presiunea hidrostatică exercitată de fluid pe stratul de gaze este mai mică decât presiunea stratului, gazele difuzează ( pătrund ) în sondă ( diferențe de presiune strat – sondă );

2. Prin difuzie, datorită diferenței de concentrație strat – sondă.

Prin efuzie înțelegem pătrunderea moleculelor unui corp printre moleculele altui corp care se află în contact o perioada suficientă de timp. Sunt situații când fluidul din sondă nu este circulat perioade mari de timp – de ordinul zilelor iar dacă acesta se află în dreptul unui strat de gaze, acestea pătrund în el formându-se un dop de fluid cu o concentrație foarte mare de gaze.

3. Din detritusul realizat de sapă. Când sapa traversează un strat ce conține gaze, gazele din porii particulelor de detritus, prin destindere, se înglobează în fluidul de foraj provocând cu ușurință situații neplăcute.

Gazele se află în fluidul de foraj sub trei forme:

Dizolvate în faza continuă, mai ales în fluidele petrolifere; datorită presiunii mari din sondele adânci, gazele se găsesc în această stare în care nu ridică problem dar spre suprafață, ele ies din soluție.

Gaze absorbite la suprafața particulelor solide din fluidul de foraj; spre suprafață o parte din ele se pot desprinde formând bule ce se comportă că gaze libere;

Gaze sub formă liberă ( bule ) care datorită densității mici migraza spre suprafață, decisunt caracterizate de o viteză de lunecare; spre suprafață, pe măsură ce presiunea se reduce, se destind provocând evacuarea din sondă a fluidului de foraj;

Pătrunderea gazelor din detritus nu generează întotdeauna un început real de manifestare eruptivă, dar poate amorsa un proces de ajungere la manifestare eruptivă.

Pătrunderea gazelor prin curgere din strat în gaură de sondă este mai periculoasă, deoarece poate genera o manifestare eruptivă. Gazeificarea fluidului de foraj poate avea loc în timpul circulației sau în pauzele de circulație ( manevre ale garniturii de forj, operații special în sondă etc ). În perioadele de staționare a fluidului de foraj în sondă ( fără circulație ), gazele pătrunse din teren migrează spre suprafață ( slipeaza ) cu o viteză de aproximativ 300 – 500 m/h; viteză de slipare depinde de proprietățile reologice ale fluidului de foraj, prezența substanțelor tensioactive în acesta, natură gazelor și geometria spațiului inelar.

Evaluarea presiunii hidrostatice la talpă sondei când fluidul de foraj este gazeificat se face cu formula Strong:

pht = 9.81×10-6 x ρf x H-23 x( ρf – ρfg)/ρfg x log ( 9,81×10-5 x ρf x H ), ( MPa )

unde:

pht – presiunea hidrostatică la talpă;

ρf – densitatea fluidului de foraj negazeificat, ( kg / m3 )

ρfg – densitatea fluidului de foraj gazeificat, ( kg / m3 )

H – adâncimea, m

Procentul de gaze în fluidul de foraj se calculează cu următoarea formulă:

Φ % gaze in fluid = ( ρf – ρfg)/ρfg x100

Dacă acest procent este mai mic sau egal cu 50%, gazeificarea este slabă sau moderată, presiunea hidrostatică este redusă și, deci, nepericuloasă. În asemenea situații, densitatea fluidului de foraj scade semnificativ doar în apropierea suprafatei sondei ( începând de la 400 m…500 m ) datorită destinderii gazelor. În acest caz, folosirea echipamentelor de degazeificare a fluidului de foraj este suficientă pentru continuarea procesului de foraj.

V. 2. SIMPTOMELE MANIFESTĂRILOR ERUPTIVE

V. 2. 1. Simptome în timpul lucrului pe talpa sondei:

– creșterea bruscă a vitezei de avansare ( 200 … 300 % față de cea anterioară );

– creșterea debitului de fluid la derivație;

– creșterea nivelului de fluid de foraj în habele de lucru;

– curgerea sondei ( curgerea la derivație ) cu pompele oprite;

– scăderea densității fluidului de foraj la ieșirea din sondă;

– ieșiri de gaze, apă sau țiței în fluidul de foraj ieșit din sondă;

– variația nejustificată a presiunii de pompare ( în general, scăderea dar poate fi și creștere );

– modificarea rapidă a vâscozității fluidului de foraj;

– modificări ale formei și dimensiunilor detritusului;

– modificarea proprietăților chimice ale fluidului de foraj;

V. 2. 2. Simptome ale manifestării eruptive la adăugarea bucății de avansare

a. la oprirea forajului pentru adăugarea bucății de avansare:

– curgerea fluidului de foraj la derivație cu pompele oprite;

– debit de fluid de foraj semnificativ mărit la ridicarea garniturii de foraj cu circulație și, respectiv, cu curgere chiar și fără circulație;

b. la introducerea garniturii la talpă după adăugarea bucății de avansare:

– dezlocuire anormală de fluid ( debitarea majoră a găurii de sondă );

– presiune oscilantă de pompare la reluarea circulației cu tendința de creștere;

c. la reluarea forajului după adăugarea bucății de avansare:

– creșterea nivelului de fluid la habele de lucru;

– reducerea densității densității fluidului de foraj;

– apariția de gaze, apă sau țiței în fluidul de foraj;

– modificarea caracteristicilor fluidului de foraj

– scăderea presiunii de circulație;

V. 2.3. Simptome ale manifestării eruptive în timpul manevrelor cu garnitura de foraj ( extragere – introducere )

a. În timpul manevrei de extragere:

– umplerea găurii de sondă cu volume mai mici decât normal;

– curgerea sondei în perioada dintre extragerea a doi pași consecutivi;

– variații anormale ale sarcinii la cârlig în timpul extragerilor de pași;

b. În timpul manevrei de introducere:

– debitare de volume mai mari decât normal;

– curgerea sondei în timp ce garnitură de foraj este suspendată în pene;

– variații nejustificate ale sarcinii la cârlig, lente, în timpul introducerii garniturii de foraj;

V. 2.4. Simptome ale manifestării eruptive în situații speciale la sonde în foraj

Sunt considerate situații speciale caracteristice la sonde în foraj:

– tubarea coloanelor de burlane;

– cimentarea coloanelor tubate;

– operații în sondă executate prin lansări de dispozitive și aparate cu cablu;

– probarea straturilor cu “testerul” introdus în garnitură de foraj;

a. La tubarea coloanelor de burlane:

– creștere anormală a volumului de fluid la habele de lucru;

– prezența curgerii la derivație în momentele în care coloana de burlane este nemișcată;

– prezența gazelor în fluidul de foraj ieșit la derivație;

– creșterea volumului de fluid în habele de lucru la circulațiile intermediare și / sau circulația de pregătire a operației de tubare;

b. La operațiile de manevră cu cablu în sondă:

– curgerea sondei la derivație, când manevra este oprită;

– diagramă anormală a dezlocuirii și, respectiv, a umplerii găurii de sondă la operațiile de introducere și extragere a cablului ;

– prezența gazelor în fluidul de foraj, la gura sondei;

– curgerea sondei la derivație când în sondă se desfășoară operațiile special cu dispozitive lansate cu cablu, în fluidul de la derivație putând fi prezente sau nu gaze;

c. La probarea straturilor cu “testerul”:

– diagramă anormală a dezlocuirii și, respectiv, a umplerii găurii de sondă la operațiile de introducere și extragere cu garnitură de foraj ;

– curgere la derivație când în sondă nu se face circulație;

– prezența gazelor, apei sau țițeiului în fluidul de foraj care curge din sondă;

– reducerea densității fluidului de foraj debitat de sondă la derivație, când sunt executate circulații sau când nu se circulă;

– presiune la coloana, curgere la deschidere când packerul este fixat în teren;

CAPITOLUL VI.

METODE DE COMBATERE ALE MANIFESTᾸRILOR ERUPTIVE.

După închiderea unei sonde care manifestă, situația ei trebuie normalizată: fluidele pătrunse în sondă se îndepărtează și noroiul de foraj se aduce la densitatea necesară siguranței sondei și continuării lucrărilor în ea. Se spune că sonda se omoară (se combate manifestarea).

Dacă în sondă au pătruns gaze, datorită diferenței mari de densitate față de noroi, ele urcă încet spre suprafață și presiunea crește continuu. Ea poate devenit periculoasă pentru rezistența instalației de prevenire și a coloanei pe care aceasta este ancorată, dar și pentru formațiunile aflate sub șiul ei.

De aceea, o manifestare se combate fără întârziere. Până ce omorârea devine posibilă, presiunea se scurge din când în când, la o valoare ușor mai mare decât cea de închidere, prevenind astfel afluxul adițional de fluide. Dacă gazele provin din detritus sau marne presurizate, după câteva scurgeri, sonda se liniștește.

Indicațiile celor doua manometre , de la prăjini și de la coloană, împreună cu variația volumului la habe, permit să se determine presiunea fluidelor din porii stratului ce debitează, pp, natural lor și densitatea noroiului necesar omorârii. Ele servesc totodată, la conducerea procesului de omorâre.

Se analizează situația cea mai simplă: garniture de foraj șistratul care debitează se află la talpă, situată la adîncimea H, se accept ca noroiul din interiorul garniturii este necontaminat si are densitatea cunoscută ρ1. Cel din spațiul inelar, contaminat, are densitatea medie ρ1’.(Figura 6.1)

Când sonda este închisă, presiunea la talpă pt este egală cu cea a fluidelor din strat:

pp = pt = ρ1gH + ppî = ρ1’gH + pcî (6.1)

Deoarece ρ1’< ρ1 (fluidele pătrunse – gaze, apă sărată ,petrol – sunt mai ușoare decât noroiul din sondă), pcî > ppî .

Figura 6.1. Aflux de fluide in sondă. a – aflux disipat in noroi, b – aflux sub forma unui dop distinct.

Creșterea de volum la habe ΔV0 este egală cu volumul fluidelor pătrunse în sondă. Dacă presupunem că aceste fluide se află sub forma unui dop continuu (în realitate , ele sunt dissipate în noroi), lungimea lui la talpă (fig.6.1, b)

ht = (6.2)

unde Asi este aria secțiunii transversal a spațiului inelar.

Rescriind egalitatea (6.1) sub forma

ρ1gH + ppî = ρafght + ρ1g (H – ht ) + pcî (6.3)

densitatea afluxului de fluide

ρaf = ρ (6.4)

După valoarea găsită se evaluează natura acestor fluide. Pentru ca să nu debiteze când va fi deschisă, densitatea noroiului îngreuiat ρ2,pompat în sondă, trebuie să satisfacă relația:

ρ2gH ≥ ρ2gH + ppî (6.5)

dacă se ia o anumită siguranță (circa 50kg/mc), atunci

ρ2 = ρ1 + + 𝛥ρ (6.6)

Metodele de omorâre se aleg în funcție de: prezența și adâncimea la care se află garnitura de foraj în sondă, posibilitatea circulației, disponibilitățile de noroi îngreuiat (sau în barită), facilitățile de îngreuiere, rezistența instalației de prevenire, rezistența coloanei și a rocilor de sub șiul ei, experiență personalului ș.a.

Toate metodele urmăresc menținerea unei presiuni constante pe talpa sondei, ușor mai mare decât ca a stratului. În acest mod, se evită ca el să debiteze în continuare, dar se previne și fisurarea stratelor mai slabe. Restricțiile de rezistență semnalate mai sus sau cele de preparare și pompare a noroiului îngreuiat impun uneori reducerea presiunii pe talpă. Formațiunea va mai debita un timp , dar mai puțin intens, iar operația de omorâre se prelungește.

Presiunea pe talpă se urmărește indirect, prin intermediul unor indicații de la suprafața. Se urmăresc presiunea la prăjini (la încărcător), presiunea la coloană și variația de volum la habe. Cele mai simple metode , mai precise și mai utilizate de altfel, folosesc, cu precădere, garnitura de prăjini ca un tub manometric. Cunoscând lungimea ei și densitatea noroiului din prăjini, manometrul din capătul lor servește la controlul presiunii pe talpă în timpul omorârii.

Dacă sapa este înfundată, garnitura spartă sau are capătul mult deasupra tălpii, eventual este extrasă, pompele nu sunt operabile, se recurge la metodele volumetrice. Acestea sunt mai puțin precise și mai dificil de aplicat, îndeosebi când secțiunea spațiului inelar nu este constantă, prevenitoarele se află pe fundul mării. Sunt de asemenea, vulnerabile în prezența pierderilor de circulație.

Când sapa se află mai sus de talpă, noroiul de sub ea, nefiind circulat, nu este controlabil. Gazele pot urca, noroiul mai greu, pompat prin prăjini, coboară parțial sub sapă și presiunea la prăjini nu oferă indicații corecte asupra presiunii pe talpă. De aceea, în asemenea situații se folosesc metode volumetrice, uneori ca metode complementare.

Efectiv , presiunea pe formațiunea care a debitat se menține constant cu ajutorul duzei reglabile de la manifoldul de erupție prin care se dirijează ieșirea noroiului și a afluxului pătruns în sondă. A doua duză rămâne de rezervă.

S-au dezvoltat trei metode principale de omorâre, cunoscute sub numele de:

Metoda Sondorului Șef,

Metoda Așteaptă și Îngreunează,

Metoda Concomitentă.

La prima metodă, într-o primă fază se evacuează noroiul contaminat din spațiul inelar pompând în sondă noroiul existent în habe, apoi in a doua fază acesta se înlocuiește cu un noroi îngreunat pentru omorârea sondei. Procedeul este simplu de executat , dar durează mai mult, presiunile de la șiul coloanei și de la suprafață sunt mai mari decât la celelalte metode.

La a doua metodă, noroiul contaminat din spațiul inelar se evacuează simultan cu pomparea noroiului îngreunat, dar aceasta presupune un timp de așteptare pentru îngreunare înaintea începerii omorârii.

La cea de a treia metodă, simultan cu evacuarea noroiului contaminat se pompează noroi îngreunat treptat, în funcție de disponibilitatea de barită, de posibilitățile de îngreunare și de pompare. Procedeul este cel mai rapid, dar dificil de condus, deoarece presiunea ce trebuie menținută la prăjini în timpul operației depinde de lungimea și poziția diverselor pachete de noroi îngreunat în garnitură, și de densitatea lor.

Indiferent de procedeul ales pentru omorâre, fluidele se pompează cu un debit mai redus, între o treime și jumătate din debitul normal de circulație. Se evită astfel presiunile de pompare ridicate, iar operația este mai ușor de condus. Fluctuațiile de presiune create prin manevrarea duzei sunt mai mici, debitele de gaze ies prin duză și trec prin separatoarele de gaze sunt mai scăzute, riscurile unor defcțiuni mecanice sunt mai reduse și îngreunarea noroiului este mai comodă. Debitul respectiv este fixat dinainte, pentru fiecare pompă, și periodic se măsoară presiunile de pompare la acest debit, atunci când sunt probleme de manifestare. De regulă , la începutul fiecărui schimb, se circulă câteva minute cu debitul de omorâre și se notează presiunea de circulație, o mărime necesară în timpul omorârii. Dacă vitezele de avansare sunt mari, operația se face chiar mai des. Ea trebuie efectuată și atunci când se schimbă densitatea ori vâscozitatea noroiului.

Trebuie cunoscută din timp și presiunea maximă admisibilă la suprafață. Aceasta este determinată de rezistența instalației de prevenire, de la șiul coloanei, dar și de densitatea noroiului.

VI. 1. METODA SONDORULUI ȘEF.

Metoda presupune doua etape :

În prima etapă se pompează un volum de noroi neîngreunat egal cu cel al spațiului inelar , Vsi , pentru a evacua fluidele din interiorul sondei.

În a doua etapă se înlocuiește tot noroiul din sondă cu unul îngreunat. După prima etapă, sonda rămâne închisă, în siguranță, până când se prepară noroiul îngreunat.

Punerea în practică a metodei. În prima etapă :

Se deschide ușor duza reglabilă și se pornește încet pompa. Se coordonează cele două operații astfel încât să se mențină presiunea inițială de la coloană constant până la atingerea debitului de omorâre.

Se citește presiunea la prăjini: presiunea inițială de circulație pic. Ea trebuie să fie egală cu suma dintre presiunea de închidere la prăjini ppî și presiunea de circulație, pentru învingerea frecărilor, la debitul de omorâre pfr.

Se menține presiunea inițială de circulație constant până se evacuează fluidele din spațiu inelar șila ieșirea noroiului are densitatea inițială.

Se oprește încet pompa și în același timp se închide duza așa fel încât presiunea la coloană să se mențină constantă.

Cu sonda astfel închisă cele două manometre de la coloană și de la prăjini, trebuie să arate aceeași valoare, cea de închidere la prăjini ppî. Dacă acest lucru nu se întâmplă înseamnă că noroiul din garnitură ți din spațiul inelar nu au aceeați densitate ori înspașiul inelar au pătruns gaze. Se continuă circulația până când presiunule se egalizează, dacă nu sunt egale cu cea inițială de la prăjini, se recalculează densitatea noroiului îngreunat. Se îngreunează noroiul in habe.

În a doua etapă :

În a doua etapă se procedează la fel ca la prima.

Se deschide ușor duza și se pornește pompa în așa fel încât presiunea la coloană să se mențină constant.

Se pompează noroi îngreunat până ce acesta ajunge la sapă, cu presiuneala coloană constant. În toată această perioadă , în spațiul inelar se alfă același noroi, cel inițial, pe când îngarnitura se află două coloane de noroi cu densități diferite ți lungimi variabile.

Se notează presiunea de circulație , când noroiul trece de sapă. Presiunea este data doar de frecările din sistemul de circulație și este mai mare decât cea măsurată inițial pentru că noroiul are densitatea mai mare. Frecările au loc în cea mai mare parte în garnitură si în orificiile sapei.

După ce noroiul îngreunat ajunge la suprafață se oprește pompa și se închide sonda. Presiunea la cele două manometre trebuie să fie zero.

Se deschide duza și se verifică dacă sonda debitează.

Pentru siguranță , se mărește ușor densitatea noroiului : la extragerea garniturii se creează o depresiune care trebuie compensată. Cu ajutorul duzei reglabile, se asigură o contrapresiune de siguranță, regăsită în presiunea de pompare.

În figura 6.2 este redată variația presiunii la prăjini în timpul omorârii sondei. Presiunea inițială de pompare este pic (punctul 1). În prima fază ea se menține constant (linia 1-2). În a doua fază, pe măsură ce noroiul îngreunat coboară în prăjini. Pentru ca presiunea pe formațiune sî se păstreze constant, presiunea la prăjini trebuie să scadă liniar (linia 2-3). La trecerea noroiului îngreunat în spațiul inelar, presiunea la prăjini rămâne din nou constantă până la sfărșitul operației (linia 3-4). Linia puctată reprezintă variația presiunii statice. Debitul trebuie menținut constant tot timpul operației.

Figura 6.2. Variația presiunii în prăjini la omorârea sondei prin Metoda Sondorului Șef.

În figura 6.3 este reprezentată variația presiunii la coloană când afluxul este un fluid incompresibil, iar în figura 6.4 este ilustrată aceeași variație la evacuarea unui aflux de gaze, considerat ca un dop distinct. În realitate , deoarece gazelle migrează și se amestecă cu noroiul din spațiul inelar, presiunea la coloană are o variație liniară mai lină, reprezentată prin curba punctată din figura 6.4. presiunea maximă este atinsă mai repede si mai scăzută decât în ipoteza dopului distinct.

Figura 6.3. Variația presiunii la coloană la evacuarea unui fluid incompresibil.

Figura 6.4. Variația presiunii la coloană la evacuarea unui dop de gaze.

În cazul gazelor , presiunea maximă este atinsă atunci cănd capul dopului de gaze ajunge la șiu. Această presiune trebuie să fie mai mică decât presiunea de fisurare a stratelor de sub șiu.

Figura 6.5. Variația presiunii la șiul coloanei la evacuarea unui dop de gaze.

Figura 6.6 reprezintă variația volumului de noroi din habele active, iar in figura 6.7 variația debitului la ieșire, ambele la evacuarea dopului de gaze. Când ies gazele, arse la coș, volumul scade liniar, iar debitul de noroi este zero. În cazul fluidelor incompresibile, creșterea de volum rămâne constantă, egală cu cea inițială, iar debitul de ieșire este egal cu cel de intrare.

Figura 6.6. Variația volumului la habe la evacuarea unui dop de gaze.

Figura 6.7. Variația debitului la ieșire la evacuarea unui dop de gaze.

Efectul creșterii de volum inițial asupra variației presiunii la coloană, figura 6.8, în ipoteza dopului de gaze distinct. Așa cum este de așteptat, presiunea maximă și riscul de depășire a presiunii de fisurare a formațiunilor de la șiul coloanei cresc cu volumul afluxului 𝛥V0 . Același effect îl are marimea echilibrului inițial al densității noroiului 𝛥ρ – figura 6.9.

Dimensiunile transversale ale spațiului inelar au și ele o influență – figura 6.10: în spațiile inelare înguste , lungimea dopului de influx este mai mare , ca rezultat presiunea la coloană va fi mai mare.

De regulă, volumul fluidelor pompate se exprimă prin numărul total de curse duble efctuate de pompe, ele fiind contorizate.

Figura 6.8. Efectul volumului afluxului asupra presiunii la coloană.

Figura 6.9. Efectul intensității afluxului asupra presiunii la coloană.

Figura 6.10. Efectul dimensiunilor spațiului inelar asupra presiunii la coloană.

VI. 2. METODA AȘTEAPTĂ ȘI ÎNGREUNEAZĂ (metoda Inginerului)

Metoda presupune pomparea noroiului îngreunat simultan cu evacuarea afluxului pătruns în sondă, tot cu menținerea presiunii constant la talpă, ușor mai mare decât presiunea fluidelor din pori. Operația începe după ce a fost îngreuiat la densitatea, ρ2 un volum de noroi egal cu cel al sondei.

Presiunea inițială la prăjini este ppî (punctul 1 din figura 6.11). După începerea pompării, presiunea la prăjini (punctul 3).

pp, 3  ppî  p fr  psig (6.7)

Figura 6.11. Variația presiunii la prăjini la omorârea sondei prin Metoda Așteaptă și Îngreunează.

Reglând duza de ieșire, se asigură o suprapresiune psig (circa 5bar/1000m), ce ține seama de eventualele imprecizii de citire, calcul și control, precum și de depresiunea creată la extragerea garniturii. Cu oarecare aproximație, pentru fluidele binghamiene, această depresiune se calculează cu relația :

(6.8)

în care : L este lungimea garniturii ; τ0 – tensiunea dinamică de forfecare; Ds – diametrul sondei; D – diametrul exterior al prăjinilor.

Pe măsură ce noroiul îngreuiat coboară în prăjini, pentru ca presiunea la talpă să se mențină constantă, presiunea de pompare trebuie să scadă liniar. Se acceptă că întreaga cădere de presiune pentru învingerea frecărilor are loc în interiorul garniturii și în orificiile sapei și este proporțională cu densitatea noroiului (curgere turbulentă). În această situație, când noroiul îngreunat a ajuns la sapă, presiunea de pompare (punctual 4) trebuie să fie :

(6.9)

Dacă în acest moment se întrerupe circulația , presiunea la prăjini devine zero (punctul 2)

În continuare , presiunea la prăjini este păstrată constant până ce noroiul îngreunat a ajuns la suprafață (punctual 5).

În concluzie, pentru a menține presiunea pe talpă constantă, duza de ieșire se reglează astfel încât presiunea la prăjini să scadă după linia 3 – 4. Operația începe prin deschiderea usoară a duzei și pornirea pompei. Ele se coordonează astfel încât presiunea inițială de închidere la coloană să fie menținută constantă până se atinge debitul de omorâre.

Deși nu servesc la conducerea operației de omorâre, variațiile presiunii la coloană, ale volumului de noroi la habe ți ale debitului de ieșire prezintă interes. Ele depend de: mărimea și natura afluxului, densitatea noroiului înainte și după îngreunare, variațiile secțiunii transversal a spațiului inelar, prezența fenomenului de migrare a gazelor.

Deoarece presiunea la talpă rămâne constant și înalțimea coloanei de noroi aflate sub dopul de aflux este cunoscută (din volumul pompat), presiunea la baza dopului poate fi calculată. Înălțimea lui se determină din creșterea de volum la habe și relații de comportare când este constituit din gaze. Prin diferență, rezultă înalțimea coloanei de noroi de deasupra dopului. În final, se determină presiunea la coloană, pc sau în orice alt punct, de exemplu la șiul acesteia.

Fig 6.12. Fazele omorârii sondei prin Metoda Așteaptă și Îngreunează.

Examinând figura 6.12, cu notațiile respective, se stabilesc expresiile presiunii la coloană în diverse faze :

Faza 1 – pomparea noroiului îngreunat ( poz. 2);

(6.10)

Unde : h este înălțimea dopului de aflux într-un punct oarecare, iar paf presiunea creată de greutatea afluxului.

Faza 2 – noroiul îngreunat a trecut în spațiul inelar, fară aflux la suprafață (poz. 4) ;

(6.11)

Unde : V reprezintă volumul noroiului pompat, Vip – volumul interior al prăjinilor, Asi – aria secțiunii transversal a spațiului inelar.

Faza 3 – evacuarea afluxului (poz. 6)

(6.12)

Faza 4 – evacuarea noroiului neîngreunat aflat inițial în prăjini (poz. 8)

(6.13)

Dacă la îngreunare se accept aceeași siguranță ca și în timpul omorârii, atunci și relațiile de mai sus se simplifică simțitor .

Presiunea creată de greutatea dopului de aflux ;

(6.14)

În cazul gazelor, cu densitatea relativă ρrg

(6.15)

Unde : R este constanta aerului (287 J/kg * K), Zt – factorul de neidealitate al gazelor la talpa sondei, Tt – temperatura absolută la talpă, ht – înălțimea dopului de gaze în condiții de talpă (strat).

Înălțimea dopului de gaze într-un punct oarecare depinde de condițiile de presiune p și de temperatură T , la care se află ;

(6.16)

Presiunea medie a gazelor ;

(6.17)

La suprafață înălțimea dopului de gaze este ;

(6.18)

Unde : pmax este presiunea maximă la coloană, stinsă atunci când gazelle ajung la suprafață.

Ea poate fi determinată cu relația (6.12)

(6.19)

Rezolvănd ecuația , rezultă :

(6.20)

cu notația :

(6.21)

Cum este neglijabilă, dacă diferența ρ2 – ρ1 nu este prea mare termenul poate fi neglijat în raport cu celălalt termen de sub radical.

Dacă se neglijează și termenul atunci devine:

(6.22)

Presiunea maximă atinsă la coloană crește odată cu volumul afluxului, cu presiunea fluidelor din pori și scade cu aria secțiunii spațiului inelar.

Din relațiile (6.10 – 6.13) se constată că presiunea la coloane este proporțională cu variația volumului la habe, prin intermediul înălțimii dopului de aflux h.

Figura 6.13 – prezintă variația presiunii la coloană, în cazul unui aflux de lichid, iar figura 6.14 – pentru unul de gaze. Presiunea la coloană crește datorită destinderii gazelor și reducerii înălțimii de noroi. Valoarea maximă este atinsă când gazele au ajuns la suprafață. Apoi, ea scade rapid până la zero. Când noroiul îngreunat trece în spațiul inelar, poate exista temporar o tendință de scădere a presiunii la coloană.

Figura 6.13. Variația presiunii la coloană la evacuarea unui aflux incompresibil.

Figura 6.14. Variația presiunii la coloană la evacuarea unui dop de gaze.

Figura 6.15 – ilustrează variația volumului la habe, iar figura 6.16 – variația debitului la evacuarea unui dop de gaze. În cazul fluidelor incompresibile, creșterea de volum rămâne constantă, iar cele două debite sunt egale.

Figura 6.15. Variația volumului din habe la evacuarea unui dop de gaze.

Figura 6.16. Variația debitului la evacuarea unui dop de gaze.

CAPITOLUL VII.

STUDIUL DE CAZ.

CALCULUL ADÂNCIMII DE PRINDERE A SAPEI ȘI A VOLUMULUI DE ȚIȚEI NECESAR PENTRU DEGAJARE.

Datele sondei:

Sapa de foraj; 12 ¼ in = 311, 2 mm

Prăjini foraj 5 in: 1900 m

Grosime perete prăjini 5 in: 9,19 mm

Masa unitară prăjini 5 in: 32,62 kg/m

Prăjini grele 8 in: 100 m

Masa unitară prăjini 8 in: 223,1 kg/m

Diametrul exterior prăjini 8 in:203,2 mm

Diametrul interior prăjini 8 in:71,44 mm

Oțel prăjini 5 in: G-105

Limita de curgere oțel σ : 725 N/mm2

Prin măsurari directe, diferența dintre cele doua forțe de tracțiune F1 si F2 ( mai mari decât greutatea garniturii ) este de F = 200 kN iar diferența dintre alungirile provocate de cele doua forțe este de ΔL = 52 cm.

Coeficientul de siguranță la tracțiune c: 1,5

Coeficientul k: 1,05

Modulul de elasticitate al oțelului E: 2,06 x 1011 N/m2

Accelerația gravitațională g: 9,81 m/s2

Densitatea fluidului de foraj ρn:1200 kg / m3

Densitatea țițeiului ρț : 850 kg / m3

Se calculează aria secțiunii transversale a prăjinilor de foraj:

A = π * r2 = 3,14 * 9,19 * ( 127 – 9,19 ) = 3400 mm2

Lungimea porțiunii libere:

L = k * ( E * A / F ) * ΔL = 1,05 * ( 2,06*1011 * 3400 * 10-6 / 200000 ) * 0,48 = 1765 m

Forța minimă de tracțiune va fi egală cu greutatea garniturii:

Fmin = Gg = g * H = 9,81 * ( 1900 * 32.62 + 100 * 223,1 ) = 826865 N = 827 KN

Forța maximă de tracțiune

Fmax = σ * A / c = 725 * 3400 / 1,5 = 1643333 N = 1643 KN

Se calculează aria secțiunii transversale a prăjinilor grele:

A = π/4 * ( De2 – Di2) = 3,14 / 4 * ( 203,22 – 71,442 ) = 28420 mm2

Alungirea posibilă a tronsonului de prăjini de foraj va fi:

ΔL1 = ( F / k * E * A ) * L1 = (200000 / 1,05 * 2,06*1011 * 3400 * 10-6) * 1900 = 0,517 m

Alungirea posibilă a tronsonului de prăjini grele va fi:

ΔL2 = ( F / k * E * A ) * L2 = (200000 / 1,05 * 2,06*1011 * 3400 * 10-6) * 100 = 0,003 m

Alungirea efectivă va fi:

ΔL = ΔL1 + ΔL2 = 0,517 + 0,03 = 0,52 m = 52 cm

Deoarece alungirea calculată este egală cu cea măsurată, înseamnă că este prinsă doar sapa de foraj, dar, deoarece, alungirea prăjinilor grele este nesemnificativă în raport cu alungirea prăjinilor de foraj este posibil că și acesta să fie prinsă.

Parametrii care trebuie calculați la o baie de țiței sunt:

denivelarea necesara in spatiul inelar pentru a crea o anumita depresiune in sonda Δp;

volumul de țiței necesar Vm;

volumul noroiului de refulare Vr;

presiunea maxima de pompare Pmax;

Daca nu exista pericolul unei manifestari eruptive, depresiunea ce trebuie creata in zona de prindere se poate reduce pana la presiunea unei coloane de apa.

Astfel:

Δp = ρa * g * H = 1050 * 9,81 * 1765 = ≈ 18 bar

La echilibru, coloana de țiței din prăjini va avea înălțimea:

Lț = Δp / g * ( ρn – ρț ) = 18 * 105 / 9,81 * (1200 – 850 ) = 524 m

Neglijând volumul prăjinilor în raport cu cel al sondei, se calculează volumul de țiței necesar să umple sonda de la sapă până la punctul de prindere:

Vț = π / 4 * D2 * H = 3,14 / 4 * 0,3112 * ( 2000 – 1765 ) = 17, 875 m3

Cunoscând capacitatea interioară a prăjinilor de foraj de 9,05 l/m, iar cea a prăjinilor grele 4,01 l/m . Se calculează:

rezerva de țiței din prăjini

Vr = 100 * 9,05 + 135 * 4,01 = 1446 l = 1,446 m3

volumul noroiului de refulare până la punctul de prindere

Vnr = 9, 05 * 1765 = 15973 l = 15, 973 m3

Știind că presiunea de circulație înainte de prindere ( presiunea pentru învingerea frecărilor ) a fost de Pfr =70 bar, se calculează presiunea maximă de pompare:

P max = Pfr + Lț * g * ( ρn – ρț ) = 70 + 524 * 9, 81 * ( 1200 – 850 )*10-5 = 82 bar

CAPITOLUL VIII.

ASPECTE ECONOMICE.

Manifestările eruptive pot fi analizate și din punct de vedere economic prin prisma importanței pe care îl au asupra activităților unei firme. Principalul indicator economic cu un impact semnificativ este reprezentat de cost.

Costul forajului este direct proporționat cu Dificultățile și Accidentelor de Foraj (manșonarea sapei și a garniturii de foraj, devieri nedorite, pierderi de circulație, prinderi în gaura de sondă, etc.), astfel că acestea majorează impactul economic.

Din punct de vedere tehnic dacă timpul și mijloacele material și financiare nu sunt limitate, orice accident care survine poate fi rezolvat, dar trebuiesc analizate și aspectele economice.

În urma analizei problemei apărute este posibil ca în anumite cazuri să se renunțe la porțiunea accidentată în cazul în care aceasta necesită o instrumentație indelungată și costisitoare alegându-se resăparea sau devierea sondei și uneori abandonarea ei, dacă obiectivul geologic nu a fost atins , ori nu există șanse sa fie întâlnit.

Literature de specialitate indică diverse formule orientative pentru stabilirea timpilui optim de instrumentație. De exemplu, analiza economică si statistic a peste 290 de prinderi ale garniturii acondus la formularea ecuațiilor care stabilesc timpul optim de instrumentație.

Ecuatiile vor fi calcula timpul optim de instrumentație până inițierea unui nou traseu al sondei din coloană (side track) ;

Se estimează costurile pentru inițierea pentru inițierea unui nou traiect de sondă din coloană;

Se vor lua informații de la alte foraje din zonă în vederea prelungirii sau scurtării timpului de instrumentație;

Ecuațiile sunt ignorate dacă alte considerații de siguranță conduc la alte concluzii.

Relația utilizată în mod current pentru calculul costului unei posibile inițieri a unui traiect nou de sondă din coloană (side track) este :

CR = (8.1)

Unde :

R – reprezintă costul orar de operare cu instalația de foraj, $ ;

D – adâncimea estimată a punctului de prindere, ft ;

V – valoarea garniturii aflate sub punctual de prindere, $ ;

T – timpul consumat pentru forajul găurii de sondă inițile, de la punctual de prindere la talpă, din momentul prinderii, ore;

1,43 R – constanta care evaluează timpul din momentul eliberării garniturii până la atingerea adâncimii de dinaintea momentului prinderii (se consider lucrări suplimentare de corectare, 43 %) ;

56 R – timpul consumat pentru operațiile effectuate după prinderea garniturii (izolare, dopuri de cimentare ,manifestări eruptive);

5 D – costuri suplimentare legate de adâncimea de operare.

Dacă instrumentația devine imposibil de rezolvat, fiind necesară resăparea sondei , se recurge la următoarea ecuație pentru calculul costului [1] :

CR= (8,2)

În care CRs reprezentând costul resăpării.

CAPITOLUL IX.

CONCLUZII ȘI PROPUNERI.

Lucrarea de față are rolul de a contribui la dezvoltarea cunoștințelor profesionale a personalului operant cu privire la combaterea și prevenirea manifestărilor întâlnite în procesul de forare al unei sonde precum și de îmbogățire a cunoștințelor tehnice privind îngrijirea, manipularea și operarea cu scule de instrumentație.

În scopul asigurării unui nivel ridicat de protecție a sănătății umane și a mediului, operatorul economic prin politica de prevenire a accidentelor majore – PPAM și celelalte instrumente de management al accidentelor majore care implică substanțe periculoase (Raportul de Securitate – RS, Planul de urgență internă – PUI etc.), elaborate în baza dispozițiilor legale în vigoare, urmărește îndeplinirea următoarelor obiective globale:

preîntîmpinarea producerii evenimentelor generatoare de situații de urgență;

reducerea riscului producerii accidentelor majore ;

pregătirea personalului și a mijloacelor tehnice proprii pentru a acționa operativ în cazul producerii evenimentelor generatoare de situații de urgență și a accidentelor majore;

informarea sistematică a publicului din zona limitrofă amplasamentului obiectivului asupra pericolelor posibile și a măsurilor specifice de protecție împotriva acestora;

reducerea și limitarea consecințelor negative ale unor eventuale accidente majore produse pe amplasamentul său;

participarea la acțiunile de reabilitare/restaurare a zonei afectate de evenimente majore în vederea readucerii la starea de normalitate.

În acțiunile întreprinse pentru managementul situațiilor de urgență operatorul va aplica principiile adecvate acestui domeniu, cum sunt:

prevenirea și previziunea;

prioritatea protecției și salvării vieții oamenilor;

respectarea drepturilor și libertățile fundamentale ale omului;

asumarea responsabilității participării la gestionarea situațiilor de urgență de pe amplasament potrivit obligațiilor legale;

transparența activităților desfășurate pentru gestionarea situațiilor de urgență, preîntîmpinând agravarea efectelor negative;

operativitate și conlucrare activă în cadrul componentelor locale de management al situațiilor de urgență.

Operatorul va promova principiul sinergiei în managementul accidentelor majore produse pe amplasament și/sau în afara acestuia și se angajează pentru îmbunătățirea continuă a controlului pericolelor generatoare de astfel de accidente grave, într-o manieră consecventă și eficace.