TEHNOLOGIJA IZRADE BUŠOTINA I

INŽENJERSTVO NAFTE I GASA

RGF

2

MEHANIZAM RAZARANJA STENA DLETIMA

6

3

U procesu bušenja, dislociranje, tj. razaranje stena nastaje uticajem aksijalnih i tangencijalnih sila proizvedenih radom dleta. Dejstvom osnog pritiska na dleto, stenska masa na dnu bušotine je podvrgnuta sili na pritisak i sažimanje, a dejstvom tangencijalnih sila usled rotacije dleta na istezanje.

Svi tipovi dleta ne razaraju stenu, tj. ne obavljaju operacije bušenja svojim reznim elementima, na isti način. Trokonusna dleta svojim zubima ili umecima lome, drobe i melju stenu formirajući ispod njih kratere, dok dleta sa nepomičnim reznim elementima (dijamantska, PDC i TSP) uglavnom smiču, tj. stružu i seku bušenu formaciju.

Mehanizam razaranja stena dletima

Delovanje reznih elemenata kod raznih tipova dleta: a) PDC dleto seče i struže; b) dijamantsko dleto struže i drobi; c) trokonusno dleto drobi, melje stenu.

4

Mehanizam formiranja kratera trokonusnim dletima

Primenom opterećenja na zub dleta (A), dodirni pritisak ispod zuba dleta se povećava dok ne prevaziđe čvrstinu na sažimanje stene. Tako se ispod zuba ili umetka formira klin od usitnjene stene (B).Povećanjem sile na zub, materijal u klinu se komprimuje i stvaraju se pukotine kada veličina naprezanja na smicanje τ prevaziđe čvrstoću na smicanje S (C). Ove pukotine se proširuju duž maksimalne trajektorije smicanja koja preseca osnovna naprezanja pri približno konstantnom uglu. Lom, odnosno aktivno razrušavanje, javlja se kada dodirni pritisak između zuba dleta i stene prevaziđe graničnu čvrstoću stene (D). Pri malim diferencijalnim pritiscima, nabušeni materijal lako odlazi iz kratera, oslobađanjem energije elastičnog naprezanja koja je koncentrisana u zgnječenom klinu, (E). Zub dleta onda pomera se napred dok ne dostigne dno kratera, i proces može biti nastavljen (F,G). Kod visokih diferencijalnih pritisaka, normalno naprezanje i trenje su veliki tako da drže nabušen materijal pritisnut u krateru (E'). Povećanjem sile na zub pomeranje materijala se vrši duž serije formiranih pukotina paralelnih početnoj pukotini‚ (F',G'). Ovo daje utisak plastičnih deformacija i krateri formirani na ovakav način se nazivaju pseudoplastični krateri.

5

Mehanizam formiranja kratera ispod zuba dleta

6

Mehanizam razaranja stena dijamantskim dletom

Dijamantska dleta su konstruisana da buše uz veoma malo prodiranje u formaciju. Prečnikфpojedinih čestica stene u formaciji kao što je peščar nije mnogo manji od dubine prodiranja dijamanata. Delovanje dijamantskog dleta smicanjem se u ovoj situaciji prvenstveno ogleda u dejstvu drobljenja gde se cementacioni materijal, koji drži zajedno pojedinačne čestice minerala drobi, tj. lomi od strane dijamanata.

Stručnjaci za mehaniku stena su primenili više kriterijuma loma u pokušaju da povežu jačinu stene merenu jednostavnim testovima kompresije sa procesom rotacionog bušenja. Jedan ovakav kriterijum loma koji se često koristi je Mohr-ovateorija loma. Prema Mohr-ovom kriterijumuelastične deformacije ili frakture mogu da se pojave kada naprezanje na smicanje prekorači vrednost zbira kohezione otpornosti materijala ''c'' i otpora trenja duž klizajućih ravni ili ravni frakture.

7

Mnogobrojni su parametri koji direktno ili indirektno utiču na brzinu bušenja, odnosno na dislociranje stena dletom. To su pre svega: fizičko mehaničke osobine stena, tipovi i radni uslovi dleta, pritisak višeležećih naslaga stena, pritisak stuba isplake i slojnih fluida, sastav i karakteristike isplake, itd. Uticaj mnogih od njih moguće je egzaktno utvrditi, dok je uticaj nekih moguće samo približno oceniti.

Uticaj pritiska višeležećih naslaga i diferencijalnog pritiska na brzinu bušenja

Mnogobrojna istraživanja i eksperimentalni radovi sa mikro dletima u stenama različite čvrstoće i otpornosti na bušenje su pokazali uticaj pritiska višeležećih naslaga, litološkog pritiska, pornog pritiska i pritiska stuba isplake na brzinu bušenja. Došlo se do zaključka da je smanjenje brzine bušenja posledica povećanja otpornosti stene u zavisnosti od razlike između pritiska isplake i pritiska fluida u porama formacije, a da sam pritisak stenske mase nije od bitnijeg uticaja na bušivost. Takođe, ustanovljeno je da je prisustvo diferencijalnog pritiska na dnu bušotine, gde se formiraju čestice nabušenog materijala, glavni razlog smanjenju brzine bušenja, jer onemogućuje njihovo iznošenje, kao i to da on može biti statičkog ili dinamičkog porekla.

Parametri koji utiču na brzinu bušenja

8

1. Pritisak višeležećih naslaga i brzina bušenja

Laboratorijskim eksperimentima na uzorcima peščara i lapora pokazano je da očvršćavanje stene u uslovima pritiska višeležećih naslaga, tj. pritiska stenske mase i pornog fluida, nastaje usled pomeranja granice elastičnih deformacija stena, koja je specifična za svaku vrstu stene posebno.

Odnos između brzine bušenja i granice elastičnih deformacija za ispitivani peščar i krečnjak prikazan je na dijagramu. Kriva (A) odnosi se na ispitivanje krečnjaka i selektirana je da pokaže samo uticaj otpornosti stene na brzinu bušenja sa opterećenjem dleta, brojem obrtaja i vodom u cirkulaciji, kao konstantom. Jasno se vidi da povećanje elastičnosti stena utiče na snižavanje mehaničkih brzina bušenja.

Uticaj čvrstine stena i diferencijalnogpritiska na brzinu bušenja

9

Kriva (B) na dobijena je na osnovu rezultata bušenja peščara sa konstantnim parametrima bušenja uz ispiranje sa glinenom isplakom. Kriva pokazuje naglo smanjenje brzine bušenja sa malim promenama granice elastičnosti pri niskim pritiscima ∆pis i dobro reprezentuje ukupan uticaj pritiska višeležećih naslaga, uključujući i povećanje otpornosti stene.

Upoređivanjem nagiba krive (A) i (B) pri maloj granici elastičnosti stene ukazuje da je: 1) granica elastičnosti stene važan faktor od uticaja na smanjenje brzine bušenja, kao što je prikazano krivom (A); 2) dok ostali faktori kao što su isplačni kolač i zadržavanje čestica na dnu kao posledica diferencijalnog pritiska imaju veći uticaj.

Druga serija ispitivanja vršena je u cilju određivanja uticaja pritiska stenske mase (litološkog pritiska) na brzinu bušenja. Ova ispitivanja su pokazala da je uticaj pritiska stenske mase (litološki pritisak) mali ili nikakav na brzinu bušenja, ako su vrednosti pis - psl = ∆pis, konstantne, ili ako se pis i psl menjaju. Uticaj pritiska stenske

mase na brzinu bušenja

10

2. Diferencijalni pritisci i brzina bušenja

Naponsko stanje stene kao rezultat pritiska stenskih naslaga nije uzrok smanjenja brzine bušenja sa dubinom, smanjenje proizilazi iz prenosa dodatnog pritiska fluida u oblasti dna bušotine. Tako nastali diferencijalni pritisak preko zone drobljenja, ograničava efekat čišćenja i biće poistovećen sa povećanjem granice elastičnosti stena, odnosno zadržavanjem čestica na dnu.

Laboratorijskim testovima utvrđeno je da je smanjenje brzine bušenja usled očvršćavanja stene od manje važnosti nego smanjenje brzine bušenja u uslovima zadržavanja čestica na dnu. Sile zadržavanja čestica na dnu koje imaju delimično statičko, a delimično dinamičko poreklo, rezultuju iz uticaja diferencijalnog pritiska na formaciju. Istraživanja su pokazala da se ispod formirane čestice javlja neka vrsta vakuuma. Izjednačenje pritiska preko čestice, potrebno za njeno efikasno iznošenje, mora se obezbediti od strane: 1) bušaćeg fluida koji teče kroz pukotine oko čestice, 2) filtrata koji teče kroz česticu i od 3) slojnog fluida koji se kreće kroz porni prostor stene.

Pri bušenju stena niske propusnosti sa isplakom, koja formira glinenu oblogu, tok fluida u pukotine oko čestice je suviše spor da bi sprečio smanjenje pritiska ispod čestice.

11

U slučaju korišćenja isplake, kao ispirnog fluida, dolazi do smanjenja brzine bušenja sa povećanjem pritiska isplake, iako statički natpritisak ostaje konstantan. Ovo pokazuje da je efektivni dinamički natpritisak tokom stvaranja čestica veći od statičkog natpritiska. Korišćenjem vode kao ispirnog fluida, izjednačavanje pritiska ispod formirane čestice je mnogo brže za stene umerene propusnosti, i brzina bušenja ostaje konstantna sa povećanjem pritiska.

Uticaj ispirnog fuida, propusnosti stene i efektivnog natpritiska na brzinu bušenja (pri 32 min-1).

12

U propusnim stenama brzinu bušenja kontrolišu dinamičke sile koje se direktno odnose na mehaničke faktore, kao što su geometrija dleta i njegova rotaciona brzina. Zavisnost brzine bušenja od broja obrtaja dleta pokazuje smanjenje brzine bušenja sa povećanjem broja obrtaja, saglasno povećanju dinamičkog diferencijalnog pritiska. Brzina bušenja se ne menja pri dostizanju određenog broja obrtaja, jer se iznad ovog broja obrtaja ispod svih čestica javlja potpuni vakuum, usled nedovoljnog priticanja fluida iz stenske mase.

Smanjenje brzine bušenja od dinamičkih sila zadržavanja čestica

13

3. Oblepljivanje dleta i zamuljivanje bušotine

Eksperimenti sa mikro dletima pokazali su da se nabušene čestice stena koje se obično formiraju pri bušenju povezuju u lepljivu masu kad god je pritisak isplake povišen. Taj fenomen je dobro poznat na terenu i najčešće se javlja u mekim i srednje čvrstim stenama pri većim brzinama bušenja, kao i usled pritiska isplake i manjim pritiscima fluida u pornom prostoru. Pojava oblepljivanja i zamuljivanja može se smatrati kao sekundarni uticaj diferencijalnog pritiska.Povećanjem opterećenja na dleto i dostizanjem nekog kritičnog opterećenja, na većini dleta dolazi do pojave oblepljivanja. Dalje, neznatno povećanje opterećenja dovodi do njegovog potpunog oblepljivanja. Pri tome se stvaraju naslage na dletu i dnu bušotine koje apsorbuju deo opterećenja namenjenog dletu, čime se znatno smanjuje brzina bušenja.

14

Brzina bušenja u zavisnosti od mehaničkih i hidrauličkih faktora

Brzina bušenja se povećava uz povećanje mehaničke energije na dleto (tj. povećanja opterećenja na dleto i broja obrtaja) ukoliko postoji dovoljna hidraulička energija (količina fluida za ispiranje i pad pritiska) za čišćenje dna bušotine. Savremene metode za određivanje optimalnih parametara bušenja zasnivaju se na međuzavisnom odnosu između hidrauličke snage na dletu i primenjene mehaničke energije koje su potrebne da spreče oblepljivanje dleta i zamuljivanje dna bušotine.

Mehanički faktoriPošto su delovanje opterećenja na dleto i brzina obrtanja međusobno povezani, tj. uvećanje jednog izaziva smanjenje drugog, da bi se postigla maksimalna brzina bušenja oni se moraju kompleksno razmatrati. U slabo otpornim formacijama udvostručavanje opterećenja na dleto i brzine obrtanja dvostruko će povećati brzinu bušenja, ukoliko je obezbeđeno dovoljno hidrauličke energije na dletu. U čvrstim formacijama otpornim na bušenje, opterećenje na dleto mora da bude dovoljno da savlada graničnu otpornost stena na bušenje.

15

- Efekat broja obrtaja

Laboratorijska ispitivanja i praktična iskustva pokazuju povećanje brzinebušenja sa povećanjem broja obrtaja. Međuzavisnost između broja obrtaja i brzine bušenja opisana je izrazom:

gde je:vm - mehanička brzina bušenjan - broj obrtaja dletay - eksponent koji se određuje praktičnim ispitivanjima, i njegova vrednost

u zavisnosti od čvrstine stene varira između 0,4-1,0.

Brzina bušenja kao funkcija broja obrtaja pokazuje da brzina obrtanja ima mnogo većeg uticaja u mekim nego u čvrstim stenama. Razlog ove nelinearne zavisnosti je u radu dleta, gde se dovedena energija, osim što vrši razrušavanje stene, u isto vreme i troši na odstranjivanje nabušenih krhotina sa dna.

ym nv =

16Brzina bušenja u funkciji broja obrtaja dleta

Pri bušenju otpornih, tj. čvrstih stena, brzina bušenja kod povećanja brzine rotacije nije u linearnoj funkciji, pošto je potrebno određeno vreme da rezni elementi dleta dislociraju stenu.

17

-Efekat opterećenja na dleto

Za idealno čisto dno bušotine, brzina bušenja je proporcionalna kvadratu opeterećenja na dleto. Međutim, za većinu uslova u praksi, međuzavisnost brzina bušenja - opterećenje na dleto je uprošćena i iskazana linearnim odnosom i može se izraziti kao:

gde su:

Fd - opterećenje na dleto

Fdo - opterećenje pri kome rezni elementi dleta započinju dislokaciju stene

)( dodm FFv −=

Povećanjem opterećenja na dleto povećava se i brzina bušenja i taj odnos kod manjih opterećenja raste proporcionalno, dok se kod većih opterećenja ta proporcionalnost gubi. Isto tako, povećanje opterećenja na dleto daje bolje efekte, tj. veće brzine bušenja u mekim, nego u čvrstim stenama.

18

Brzina bušenja u funkcijiopterećenja na dleto

Važno je pomenuti da diferencijalni pritisak isplake na dno bušotine ima znatan uticaj na brzinu bušenja pri istom opterećenju na dleto. Upoređivanjem donje krive ∆pis = 6 bar, sa gornjom krivom koja je dobijena u atmosferskim uslovima, veličina brzine bušenja je gotovo za polovinu manja u odnosu na brzinu bušenja bez diferencijalnog pritiska na dnu i to kod oba slučaja, kod velikog i malog opterećenja na dleto.

Zavisnost brzine bušenja od opterećenja i diferencijalnog pritiska

19

Hidraulički faktori

Ako je stepen hidrauličkog ispiranja zadovaljavajući u pogledu podizanja i iznošenja nabušenih čestica stena, moguće je mehaničkim parametrima uticati na povećanje mehaničke brzine bušenja, pri čemu su zubi dleta u neposrednom kontaktu sa stenom.

- Uticaj brzine isticanja i količine ispirnog fluida na čišćenje dleta i dna bušotine

Fenomen oblepljivanja i zamuljivanja u osnovi nastaje zbog smanjene brzine strujanja, tj. protoka i ispunjavanja sa filtratom zone rezanja, u kojoj se akumuliraju čestice nabušenog materijala.

Pojedini istraživači su eksperimentalno proučavali dejstvo brzine isticanja i količine ispirnog fluida i utvrdili da brzina bušenja raste sa povećanjem brzine isticanja i količine ispirnog fluida. Daljim istraživanjima dokazana je uska povezanost uticaja hidrodinamike mlaza na mehaničku brzinu bušenja, međutim, veličine diferencijalnih i osmotskih pritisaka, kao i vrednost kinematskog viskoziteta, mogu degradirati taj uticaj. Isto tako su ustanovili da je veća brzina bušenja kod primene malih opterećenja na dleto, gde se ne javlja oblepljivanje i zamuljivanje, rezultat smanjenja dinamičkog zadržavanja krhotina usled efikasnijeg ispiranja.

20

Uticaj opterećenja i kapacitetaispiranja na brzinu bušenja

Usmeravanjem dela ispirnog fluida na zube dleta i drugim delom upotrebljenim za ispiranje dna bušotine ili sa neznatno nagnutim mlaznicama u odnosu na standardne-vertikalne mlaznice, postignuti su povoljniji efekti za rad dleta u različitim uslovima.

21

- Uticaj hidrauličkih efekata na dletu

Istraživanja su dokazala da se brzina bušenja povećava sa povećanjem hidrauličkih efekata na dletu. Pojedini istraživači smatraju da od hidrauličkih efekata najveći uticaj na brzinu bušenja ima maksimalna hidraulimaksimalna hidrauliččka snagaka snaga na dletu, drugi da je mnogo bitnija sila udara mlazasila udara mlaza, a ostali veruju da je potrebno maksimalizovati brzinu isticanjabrzinu isticanja. U toku izrade bušotine svaki od ta tri efekta pokazuju optimalni uticaj na brzinu bušenja, ali ni jedan od tih uslova ne može da egzistira za vreme bušenja celog intervala bušotine.

Dleto za bušenje ima više mlaznica, tj. koliko i konusa (uobičajeno tri mlaznice kod trokonusnih dleta), ali je i tada pad pritiska kroz sve mlaznice u dletu isti ai brzina mlaza (vml) kroz sve mlaznice. Uobičajeni parametri za proračunhidraulike na dletu, tj. za izbor veličine mlaznica su:

-Maksimalne hidrauličke snage na dletu

-Sila udara mlaza

-Maksimalna brzina mlaza

22

-Maksimalna hidraulička snaga na dletu

Raspoloživa hidraulička snaga na dletu definiše se kao funkcija proizvoda pada pritiska na dletu i količine ispirnog fluida.Kod primene efekta maksimalne hidrauličke snage na dletu prečnik mlaznica treba tako odabrati da pad pritiska na dletu iznosi 2/3 od pritiska ostvarenog na isplačnoj pumpi.

Maksimalna hidraulička snaga na dletu, obično se izražava kao specifična hidraulička snaga po prečniku bušenja, tj. po površini dna bušotine, sledećom jednačinom:

gde su:SPhd - specifična hidraulička snaga po površini dna (kW/cm2)

Dd - prečnik bušotine, dleta (cm)Phd - hidraulička snaga na dletu (kW)

222 107854,0

4

−⋅⋅=

⋅=

d

hd

d

hdhd D

P

D

PSP π

pd pp ⋅≈Δ32

23

- Sila udara mlaza

Sila udara se izražava kao funkcija proizvoda:

pd pp ⋅≈Δ21

Optimalna sila udara na dletu javlja se kada pad pritiska na dletu iznosi 1/2, od pritiska ostvarenog na isplačnoj pumpi.

Praksa je pokazala da je vrednost specifične hidrauličke snage po površini dna optimalna od 0,30 do 0,46 (kW/cm2), a da primena vrednosti iznad 0,60 (kW/cm2) imaju negativno dejstvo jer izazivaju prevremena oštećenja dleta.

24

Brzina isticanja može se povećati smanjenjem kapaciteta ispiranja putem smanjenja prečnika mlaznica, ali samo do određene vrednosti Q, a to je Qmin, tj. minimalno potrebna količina ispiranja za iznošenje nabušenih čestica koja je u funkciji: prečnika dleta, brzine bušenja, reoloških osobina isplake i drugih faktora. U praksi, optimalna brzina kroz mlaznice dleta, pri minimalnom kapacitetu ispiranja iznosi vml = 100-120 m/s.

- Maksimalna brzina mlaza

Maksimalna brzina mlaza kroz mlaznice dleta zasniva se na činjenici da je brzina mlaza proporcionalna kvadratnom korenu pada pritiska na dletu za datu gustinu isplake.

25

- Uticaj svojstava bušaćeg fluida na brzinu bušenja

Mnogobrojna istraživanja i studije posvećene su određivanju efekata bušaćeg fluida na brzinu bušenja. Najvažnije osobine bušaćeg fluida-isplake, koje imaju uticaj na brzinu bušenja su: 1) filtracija; 2) gustina isplake; 3) sadržaj čvrstih čestica; 4) viskoznost i 5) sadržaj nafte-ulja.

Zbog praktičnih ograničenja kapaciteta ispiranja primena hidrauličkih efekata:

- Maksimalna hidraulička snaga na dletu se favorizuje u svim ostalim slučajevima;

- Sila udara mlaza daje najbolje rezultate pri bušenju dubokih bušotina malog prečnika, gde su veliki padovi pritiska u sistemu cirkulacije;

- Maksimalna brzina mlaza je najprihvatljivija za primenu kod početnog bušenja velikim prečnikom (slabo se koristi zbog razaranja mlaznica).

26

Ostali faktori od uticaja na brzinu bušenja

-Prečnik bušenja

Kod idealno čistog dna bušotine, promena brzine bušenja pri konstantnom opterećenju i brzini obrtanja dleta, proporcionalna je kvadratu prečnika dleta. U praksi, s obzirom na nedovoljno čišćenje dna bušotine, zavisnost brzine bušenja od prečnika dleta data je izrazom:

gde je:

Dd – prečnik dleta

dm Dv 1

≈

Brzina bušenja u zavisnosti od prečnika dleta

27

-Brzina bušenja u funkciji istrošenosti zuba

Sa povećanjem trošenja zuba i umetaka dleta povećava se dodirna površina između zuba i stene, što rezultira u smanjenju brzine bušenja. Smanjenje brzine bušenja je obrnuto proporcionalno funkciji trošenja zuba i može se izraziti kao:

Praktična ispitivanja, pri konstantnom opterećenju i broju obrtaja dleta kod bušenja u mekim formacijama, ukazuju da je f(h) približno: f(h)=1+2,5h, gde je h-trošenje zuba i ta vrednost je nula za novo dleto, a 1,0 za istrošeno dleto.

Brzina bušenja pri bilo kojoj zatupljenosti zuba korigovana je za habanje dleta, i to tako da je habanje ekvivalentno nuli, pomoću sledećeg izraza:

gde je:

vmo – brzina bušenja pri h=0

vm1 – brzina bušenja pri istrošenosti zuba jednako h1

( )hfvm1

≈

)5,21( 11 hvv mmo +=

28

Tehnički pokazatelji i mehanička brzina bušenja

Efikasnost bušenja u stenama različitih otpornosti na bušenje u funkciji je raznih činilaca i meri se opštim tehničkim pokazateljem – brzinom bušenja.

U cilju definisanja efikasnosti pojedinih faza, odvojeno od celokupne tehnologije izrade jedne bušotine, koriste se sledeći tehnički pokazatelji:

∆Z - napredak bušenja, izbušeno metara jednim dletom (m)

vm - mehanička brzina bušenja (m/h)

vh - brzina hoda (radno vreme jednog dleta, m/h)

vt - tehnička brzina bušenja (vreme čistog bušenja, m/h)

vc - komercijalna brzina bušenja (m/h)

vu - ukupna brzina bušenja (m/h)

tm - čisto bušenje jednim dletom (h)

tt - vreme zamene dleta (manevar) i dodavanje bušaćih šipki (h)

to - operativno vreme, vreme utrošeno za bušenje umanjeno za tm i tt (h)

tn - neproduktivno vreme (instrumentacije, čekanja, popravke i drugo, h)

29

Između ovih tehničkih pokazatelja postoje sledeći odnosi:

mm t

Zv Δ=

( )notmc ttttc

Zv+++

Δ=

Mehanička brzina bušenja ima bitan uticaj na efikasnost bušenja. Međutim,mehanička brzina ne zavisi samo od izbora dleta u odnosu na fizičko-mehanička svojstva stene koja se buši, već i od drugih faktora.

''c'' - koeficijent pretvaranja časova u mesece

Mehanička brzina bušenja

Komercijalna brzina bušenja

30

Koeficijent bušivosti stene

U praksi se fizičko-mehanička svojstva stena, uticaj tipa dleta, hidraulike i fluida za bušenje obično karakterišu realnim pokazateljima koji određuju otporbušenja stene. Taj stepen pogodnosti bušenja naziva se koeficijentom bušivosti ''drillability''. Koeficijent bušivosti može biti konstantan na datoj dubini samo za uslov poznatih karakteristika stene i za određeni tip dleta i isplake uz pretpostavku održavanja čistog dna bušotine. Koeficijent bušivosti u suštini predstavlja kompleksan parametar koji buhvata niz mehaničkih, hidrauličkih i drugih faktora.

Prema radovima pojedinih autora, koeficijent bušivosti se može izraziti preko mehaničke brzine bušenja za trokonusna dleta, tako da jednačina za njegovo izračunavanje glasi:

gde su:vm - mehanička brzina bušenja Fd - opterećenje na dleto sa eksponentom 1,0 za meke i 1,2 za čvrste formacijeDd - prečnik dletan - broj obrtaja dleta sa eksponentom 1,0 za meke i 0,5 za čvrste formacije

nDFvK

d

d

mf

⋅=

31

Bušivost formacija, odnosno klasifikaciju stena prema njihovoj otpornosti na bušenje i mehaničkim brzinama bušenja, vrlo je teško odrediti jer na samo bušenje utiče više parametara. Problem se komplikuje još i time što isti slojevi nisu homogeni, odnosno nemaju istu bušivost u svim pravcima zbog prirode njihove sedimentacije, ili zbog dejstva prirodnih sila. Kategorizacija bušivosti formacija, tj. otpornost stena na bušenje, prema laboratorijskim ispitivanjima sa mikrodletima i konstantnim parametrima, prikazana je u tabeli.

Otpornost stena na bušenje Meh. brzina bušenja, m/h

Meke rastresite stene 8,5 – 4,5

Meke nestabilne, malo otpornije od prethodnih 4,5 – 2,5

Srednje otporne od prethodnih 2,5 – 1,1

Srednje otporne 1,1 – 0,36

Otporne 0,36 – 0,23

Jako otporne 0,23 – 0,15

Izuzetno otporne 0,15 – 0,10

Stene najveće otpornosti 0,10 – 0,04

32

Kriterijumi efikasnosti rada dleta

Sveobuhvatna praćenja podataka o dletu pomažu i daju smernice za izbor tipa dleta, kao i uslova rada u cilju određivanja kriterijuma za njihov efikasni učinak.

Procena istrošenosti dleta

Nakon što se dleto izvadi iz bušotine procenjuje se stepen istrošenosti i oštećenja. Novi klasifikacioni sistem za procenu istrošenosti dleta (IADC/SPE23938-23939 iz 1992 god.) primenjuje se za trokonusna dleta i dleta sa nepomičnim reznim elementima. Sistem je fleksibilan tako da se može koristiti i u izveštaju o radu dleta i za bazu podataka.

Struktura sekača B G Primedba

Unutrašnji redovi

Spoljašnji redovi

Karakteristike trošenja

Lokacija Ležajevi / zaptivanje

Istrošenost prečnika 1/16"

Drugo trošenje

Razlog vađenja dleta

1 1 2 3 4 5 2 6

33

Unutrašnji: elementi koji dodiruju samo dnoSpoljašnji: elementi koji su u kontaktu sa zidom kanala bušotine

0 = novi rezni elementi1 = istrošeno 1/8 visine zuba....8 = potpuno istrošeni rezni elementi

Tabela 1: odnosi se na istrošenost reznih elemenata kod dleta sa nepokretnim reznim elementima i na istrošenost zuba i umetaka kod trokonusnih dleta. Istrošenost zubi ili umetaka utvrđuje se u osminama od početne visine zuba ili ukupnog broja umetaka.

34

Tabela 2: definiše bliže karakteristike o stanju istrošenosti dleta, tj. o vrsti i načinu trošenja.

BC = slomljeni konus (rolka)BT = polomljeni zubi (rezni elementi)BU = oblepljeno dletoCC = naprsli konusCD = vučeni konus (zaribao konus)CI = međusobno delovanje konusaCR = trošenje centralnog dela dleta (kao kod jezgrovanja)CT = zdrobljeni zubi/rezni elementiER = dleto erodirano abrazijomFC = ravno trošenje vrha reznih elemenataHC = oštećenje od toploteJD = oštećenje od stranog predmeta LC = izgubljen konusLT = izgubljeni zubi/rezni elementiLN = izgubljena mlaznicaOC = ekscentrično trošenjePB = habanje prečnika u obliku klinaPN = začepljene mlaznice/prolaz cirkulacijeRG = zaobljeni prečnik dletaRO = trošenje u obliku prstenaSD = oštećenje vrha šapeSS = trošenje u obliku samooštrenjaTR = greben na vrhu dleta WO = dleto isprano isplakom WT = potpuno istrošeni zubi/rezni elementiNO = nema oštećenja

35

Tabela 3: određuje se tačna pozicija tj. mesto oštećenja na dletu u zavisnosti da li se procenjuje istrošenost dleta sa nepomičnim reznim elementima, ili trokonusnih dleta.

Trokonusna dleta Dleta sa nepomičnim reznim elementima

C = konični nastavakN = vršni redT = iskošenje,suženjeS = rameG = prečnik dleta (kalibar)A = sve površine/redovi

N = unutrašnji redovi konus #M = srednji redovi 1G = spoljašnji redovi 2A = svi redovi 3

36

Tabela 4: određuje se stepen istrošenosti ležajeva na trokonusnom dletu, ili se navodi da je u upotrebi dleto sa nepomičnim reznim elementima.

Standardni ležaj (bez zaptivanja) Zaptivni ležaj

0 = novi ležaj..8 = potpuno istrošeni ležaj

E = efikasno zaptivanjeF = oštećeno zaptivanjeN = nemoguće određivanje stanjaX= dleta sa nepokretnim reznim elementima

Tabela 5: određuje se veličina istrošenosti spoljašnjeg prečnika dleta u 1/16". Izvađeno dleto punog prečnika označava se sa ''I'' . Kada je spoljašnji prečnik dleta smanjen označava se sa ''O'' i dodaje veličina istrošenosti u 1/16". Praktično merenje obavlja se posebnim kalibracijskim prstenom za merenje smanjenja prečnika dleta, tako da se prsten postavi na spoljašnji deo dva konusa i meri rastojanje između kalibracijskog prstena i trećeg konusa.

I = puni prečnik dleta0 do 1/16 ", smanjenja prečnika1/16 do 1/8", smanjenje prečnika..

.

37

Tabela 6: navodi se razlog vađenja dleta iz bušotine.

BHA = izmena alata na dnu bušotineDMF = oštećenje dubinskog motoraDSF = oštećenje bušaćeg alataDST = testiranje bušotine (DST)DTF = oštećenje dubinske alatkeCM = regulisanje svojstava isplakeCP = jezgrovanjeDP = začepljenjeFM = izmena formacije tokom bušenjaHP = problemi u kanalu bušotineLIH = izgubljeno u bušotiniHR = časovi rada dletaLOG = merenja u bušotiniPP = porast pritiska na pumpiPR = mehanička brzina bušenjaRIG = opravka na bušaćem postrojenjuTD = konačna dubina bušotine/dubina ugradnje z.c.TQ = torzija na dletuTW = lom bušaćeg alataWC = vremenski (klimatski) usloviWO = erozija na bušaćem alatu

38

Primer:

Izveštaj o proceni istrošenosti izvađenog trokonusnog zupčastog dleta sa standardnim ležajem glasi: T6 – B6; O 1/16; CD; PR. Stepen istrošenosti dleta?

Rešenje:

Stepen istrošenosti izvađenog dleta glasi:

-T6, zubi na dletu su istrošeni sa 6/8

-B6, ležajevi na dletu su istrošeni takođe sa 6/8

-O 1/16, dleto je tokom rada izgubilo prečnik za 1/16 inča.

-CD, konus na dletu je zaribao tako da je dleto vučeno po dnu

-PR, razlog za vađenje iz bušotine je smanjenje mehaničke brzine bušenja

39

Vreme rada dleta u bušotini

Činjenica je da je u praksi uvek neizvesno kako odrediti optimalno vreme rada dleta u bušotini, tj. kada se odlučiti na operaciju vađenja dleta. Pri tome, od izuzetne važnosti je praćenje ponašanja torzije na dletu, jer istrošenost jednog ili više ležaja na konusu dleta uslovljava porast vrednosti torzije. Takođe, naglo smanjenje mehaničke brzine bušenja, u slučaju bušenja kroz formacije bez litoloških promena, ukazuje na potpunu istrošenost reznih elemenata na dletu, što je znak da treba izvaditi dleto iz bušotine.

Generalno, kada se buše ujednačene formacije, najbolja metoda za određivanje vremena rada dleta je izračunavanje cene metra bušenja prema jednačini:

( )Z

ttCCC tmgdf Δ

++=

40

gde su:Cf - cena bušotine po metru dužine (dinara/m; USD/m ... )Cd - cena dleta (din.; USD ... )Cg - cena sata rada bušaćeg postrojenja (din./čas; USD/čas... )tm - vreme rada dleta (čas)tt - vreme manevra, dodavanja bušaćih komada, zamena dleta (čas)∆Z - ukupna dužina izbušena dletom (m)

Primenom ove jednačine dleto je potrebno izvaditi iz bušotine kada cena koštanja metra bušenja počne da raste, pa čak i ako indikacije ponašanja rada dleta ukazuju da ono nije potpuno istrošeno.

Kada se buše neujednačene formacije, metoda izračunavanja koštanja cene metra bušenja neće uvek dati najbolje rezultate. U takvim slučajevima efikasan kriterijum za vreme rada dleta u bušotini može se ustanoviti tek nakon nekoliko izbušenih bušotina, tj. kada se tačno definiše litologija tog prostora. Uopšteno, dok se ne definiše tačna litologija, najbolje je primeniti tzv. ''grubu procenu'' kada izvaditi dleto, koja se zasniva na proceni istrošenosti rada prethodnog (izvađenog) dleta, a pri tome je bitno praćenje ponašanja torzije dleta u radu.

41

KRAJKRAJ