Tehnologija izrade bušotina II - rgf.rs semestar/Tehnologija izrade busotina 2... · 12. Horizontalno bušenje (2) Tehnologija bušenja II 3 Projektovanje trajektorije horizontalnih

ININŽŽENJERSTVO NAFTE I GASAENJERSTVO NAFTE I GASA

Tehnologija Tehnologija izrade izrade bubuššotinaotina IIII

12. Horizontalno bušenje (2) Tehnologija bušenja II 2

- PROJEKTOVANJE HORIZONTALNIH BUŠOTINA

- IZBOR SASTAVA ALATA NA DNU BUŠOTINE

- ISPIRANJE HORIZONTALNIH BUŠOTINA

- CEMENTACIJA HORIZONTALNIH BUŠOTINA

- GRANASTE BUŠOTINE

- BUŠOTINE SA PRODUŽENIM DOMETOM

12


Projektovanje trajektorije horizontalnih bušotina

Najjednostavnije je od mesta skretanja (KOP), putanjom jednog kružnog luka dostići ciljnu (željenu) konačnu vertikalnudubinu sa završnim uglom nagiba od 90o, a zatim horizontalno produžiti kanal bušotine do željenog dohvata. Međutim, uobičajeni profil trajektorije horizontalne bušotine sastoji se iz dva ista radijusa krivine, uključene tangente između njih i horizontalnog dela.To je posledica složene geološke građe stenske mase, i pri praktičnoj izradi nakon izbušenog jednog dela kružnog luka potrebno je uključiti tangentu u putanju kanala bušotine.


Najpovoljnije je uključiti tangentu kada se dostigne ugao nagiba između 45°-60°. Izradom tangente kod nagiba od 30°, dobijaju se velike razlike u pogledu dostizanja željene vertikalne dubine. Kod uglova većih od 60° potrebno je bušenje velike dužine tangente, čime se povećava tačnost smeštaja početka horizontalnog kanala na željenu vertikalnu dubinu, ali se tada i troškovi bušenja povećavaju.

Primenom što većeg ugla otklona po jedinici dužine smanjuje se izrada iskrivljenog kanala bušotine, a i vertikalna dubina do dostizanja horizontalnog dela. Kao i kod izrade koso-usmerenih bušotina najbolje mesto za početak skretanje kanala (KOP) je u homogenim stenama srednje čvrstoće i abrazivnosti, a isto važi i za skretanje, tj. nastavak građenja ugla nagiba iz tangencijalne putanje.


Izbor sastava alata na dnu bušotine

Pri bušenju, tj. izradi radijusa krivine i horizontalnog dela kanala bušotine primenjuju se različiti delovi pribora, koji se međusobno razlikuju po geometrijskim oblicima i čvrstoći. U cilju normalnog kretanja ovih elemenata, kroz iskrivljeni deo kanala bušotine neophodno je da intenzitet krivljenja ne prelazi dozvoljene veličine. Pri tome se mora sprečiti mogućnost zaglave elemenata (zaklinjavanja) sklopa i nastanka deformacija na njima.

Bušaće alatke različite namene obično su dovoljno savitljive, ali vijčani motori, nemagnetske teške šipke pa i MWD uređaji, manje su, pa i neznatno, savitljivi. Prilikom planiranja izrade radijusa krivine neophodno je uzeti u obzir prečnike i dužine tih alatki u odnosu na prečnik kanala bušotine i veličinu radijusa krivine.

Savremeni vijčani motori imaju znatno manje dužine kućišta što omogućuje postavljanje kosih prelaza iznad i ispod motora na maloj međusobnoj udaljenosti od dleta. Kako se povećava udaljenost kosog prelaza od dleta, tako se povećava težnja dleta otklonu i time povezano dejstvo bočne sile.


Ako se iznad dleta, zaptivnog sklopa i kućišta spoljašnjeg prelaza dugih 2,9 m, postavi kosi prelaz od 4o, dohvat će iznositi:

m20,04sin90,2x 0a =⋅=

Kombinovano delovanjedvostrukog kosog prelaza

Ako se umesto jednog kosog prelaza od 4o, na to mesto postavi kosi prelaz od 2,5o, a iznad na 5,3 m dugog vijčanog motora postavi kosi prelaz od 1,5o, dohvat će tada biti:

m,,,,sin,,sin,xb

26501380127051355292 00

=+=⋅+⋅=

Dohvat će biti za 32,5% veći nego u prvom slučaju.

i


Pri izboru dleta za izradu horizontalnih bušotina trokonusna dleta postižu, u istovrsnim stenama, lakšu promenu putanje nego PDC dleta. - Potiskivanjem dleta prema dole i istovremenim okretanjem u desno, kanal bušotine će se povijati prema dole i desno;- Ako se dleto potiskuje prema gornjem zidu kanala bušotine i okreće u desno, kanal bušotine će se povijati prema gore i levo. Takve promene smera kretanja nazivaju se “opseg šetanja dleta” (“walk rate”). Takođe, ova dleta postižu bolji učinak u bušenju kroz abrazivne i raspucale stene sa vertikalnim i jako zakošenim površinama. Osnovni nedostatak kod primene ovih dleta je mogućnost loma ležaja i njihovo drobljenje, tj. otpadanje i ostajanje u kanalu bušotine. Instrumentacija u radijusu krivine (koso-usmerenom delu) i horizontalnom kanalu bušotine je otežana i znatno neizvesnija nego u vertikalnim. PDC i dijamantska dleta, imaju prednost pri izradi horizontalnih delova kanala bušotine koji se uglavnom buše vijčanim motorima, gde se zbog većeg učinka i smanjenja opasnosti od prihvata alata primenjuje veći broj obrtaja.


Tendencija “opsega šetanja” za trokonusna dleta

Potiskivanje dleta prema gornjem zidu

(pozitivni)

Rezultanta promene usmerenja (levo)

Skretanje u levu stranu usled rotacije


Opterećenja alata tokom izrade horizontalnih bušotina

Trenja bušaćih alatki o zid bušotine u radijusu krivine i horizontalnom delu kanala kod horizontalnih bušotina su izrazito veća nego kod vertikalnih kanala, u blago koso-usmerenim, ili neželjeno iskrivljenim putanjama bušotina.

Posledica toga su velika torzija (“torque”) i otpor kretanju bušaćih alatki (“drag”). Torzija nastaje kada se alatke okreću, a otpor kretanju kada se izvlače iz bušotine, ili spuštaju prema njenom dnu.

Pri izradi horizontalnih bušotina trenje bušaćih alatki o zid kanala bušotine se ne može izbeći, ali se može znatno smanjiti:- ravnomernijom izradom radijusa krivine,- upotrebom isplaka sa boljim osobinama podmazivanja,- primenom stabilizatora za bolju centričnost alatki u kanalu bušotine i- sporijim manevrima.


Sila trenja (klizanja) posledica je dodira bušaćih alatki sa zidom nezacevljenog dela kanala bušotine ili sa ugrađenim zaštitnim cevima. Ta sila, generalno, predstavlja proizvod koeficijenta trenja i sile koja deluje normalno na površinu dodira, prema jednačini:

nFF ⋅= μgde su: F - sila trenjaFn- sila koja deluje normalno na površinu dodiraμ - koeficijent trenja; u koso-usmerenim bušotinama pri uglovima nagiba i = 24o - 44o sa vodeno baznim isplakama iznosi 0,25 - 0,40, a u horizontalnim bušotinama 0,30 - 0,90


Sile koje deluju na bušaće alatke u kanalu bušotine

Dejstvo sila na bušaće alatke tokom izvlačenja

Delovanje normalne sile na bušaće alatke


gde su:

Ft - osna vučna sila na donjem kraju razmatranog elementa (N)Δα - povećanje ugla azimuta duž elementa (o)

i - prosečni ugao otklona elementa (o)Δi - povećanje ugla otklona duž elementa (o)W - potiskom, uzgonom, umanjena masa elementa (N)

Pod uslovom da je razmatrani elemenat deo kružnog luka čiji je položaj potpuno vertikalan, tj. da je Δα = 0, sila koja deluje normalno na površinu dodira tada je definisana sa:

( ) ( )[ ] 21

2t

2tn isinWiFisinFF ⋅+Δ⋅+⋅αΔ⋅=

isinWiFF tn ⋅+⋅= Δ

Sila koja deluje normalno na površinu dodira bušaćih alatki sa zidom bušotine definisana je jednačinom:


Razrada jednačine za normalnu silu koja deluje na površini kontakta uslov je za dalje definisanje jednačine povećanja vučne sile koja deluje duželementa alatki:

kao i jednačine za definisanje povećanja momenta torzije duž razmatranog elementa:gde su:

ΔM - povećanje momenta torzije duž elementa (Nm)r - karakterističan radijus krivine elementa (m)

Otpor kretanju bušaćih alatki je povećanje sile potrebno za uzdužno kretanje bušaćih alatki, a torzija je obrtni momenat potreban za okretanje alatki. U bušotinama u kojima su otpori veliki obično se javlja i velika torzija, ali i obrnuto.

nt FicosWF ⋅μ±⋅=Δ

nFrM ⋅⋅= μΔ


Razlozi velikih torzija su mnogobrojni, a u njih spadaju uglavnom:-suženja kanala bušotine; -stene koje bubre; -“brave” na mestima naglih promena ugla nagiba i/ili azimuta kanala bušotine;- tzv. “diferencijalno” slepljivanje alata;- gomilanje krhotina nabušenih stena zbog lošeg ispiranja bušotine i trenje usled struganja nagnutih alatki o zid bušotine.

Sklop alatki u kanalu bušotine izložen je velikim naprezanjima na savijanje (“bending”), tako da na mestima dodira nastaju velike bočne sile u alatkama. Pri skretanju kanala bušotine najveće naprezanje na savijanje javlja se u području vijčanog motora, odnosno njegovog spoljašnjeg dela gde je tačka dodira alatki i zida bušotine. Zato taj deo sklopa bušaćih alatki mora biti od materijala i u razmeri koja izdržava te sile. Nakon što je izrađen radijus krivine, tj. kanal bušotine dobio zakrivljeni oblik, najveća bočna sila premešta se u drugu tačku oslonca koja je obično u području nemagnetske teške šipke, tako da i o građi i dimenzijama ove alatke treba voditi računa.


Ispiranje horizontalnih bušotina

Pri izradi horizontalnih bušotina jednu od ključnih uloga imaju izbor, priprema i odgovarajuća obrada isplake, kao i primena ispravnog režima ispiranja. Generalno, po osnovnim osobinama najbolje odgovara vrsta i tip one isplake kojom se uspešno ispiraju vertikalne i/ili koso-usmerene bušotine izrađene u toj, ili sličnim geološkim formacijama. U poslednje vreme, za izradu horizontalnih bušotina uglavnom se primenjuju razni tipovi polimernih isplaka.

U horizontalnim bušotinama i to u delu radijusa krivine i horizontalnom kanalu vladaju složeniji uslovi ispiranje nego u vertikalnim bušotinama, zbog veće torzije, otporu kretanja bušaćih alatki i težnje tih alatki da leže na donjim zidovima kanala bušotine. Takođe i ekscentričnost položaja bušaćih alatki u odnosu prema preseku kanala bušotine doprinosi taloženju i nagomilavanju krhotina nabušenih stena na donjim zidovima horizontalnog kanala čime se dodatno otežava ispiranje bušotine.


Ispiranjem kanala bušotine, pri izradi horizontalnih bušotina, moraju se ostvariti četiri osnovna uslova:- uspešno čišćenje kanala bušotine,- osigurati stabilnost zidova bušotine,- najmanje oštetiti produktivne formacije,- dobro podmazivati i hladiti dleto.

a. Uspešno čišćenje kanala bušotine

Sa aspekta uspešnosti ispiranja, koso-usmereni i horizontalni kanali bušotina mogu se podeliti u četiri područja:

-gotovo vertikalno područje gde maksimalni ugao nagiba dostiže oko 10°,-blago koso-usmereno područje, gde se ugao nagiba kanala bušotine kreće u rasponu od 10°do 30°,-srednje koso-usmereno područje sa uglom nagiba 30°-60°,-jako koso-usmereno i horizontalno područje sa uglom nagiba 60°-90°.


Težnja prema taloženju krhotina nabušenih stena na donjim zidovima kanala bušotine javlja se čim ugao nagiba pređe 10°, ali je u praksi uočeno da je težnja prema taloženju nabušenog materijala najveća pri dostignutim uglovima nagiba između 30°-60° gde je čišćenje bušotine najkritičnije. A otklon između 40° i 50°stvara najveće teškoće. Sloj krhotina se formira pri 40° otklona sa brzinama isplake manjim od 0,75 m/s. Pri 50°, talog se stvara kod brzine isplake od 0,90 m/s.

Ne samo da se talog krhotina stvara brzo pri tom otklonu, već dolazi do klizanja krhotina naniže donjom stranom bušotine pri prekidu cirkulacije.


Na tim mestima, pri prekidu ispiranja, dolazi i do razdvajanja bušaćeg fluida po gustini tzv. “Boycott”-ov fenomen. Karakteristika ponašanja ovog fenomena je da se pri gornjem zidu kanala bušotine izdvaja čist, proziran fluid (voda ili ulje), a na donjem zidu je ovaj fluid obogaćen čvrstim, težim česticama. Kada talog sa donjeg zida izgubi ravnotežu i klizne dublje, tada na razmatranom preseku kanala bušotine nastaje gradijent mase koji izaziva neravnotežu pritiska i ubrzava dalje razdvajanje faza u isplaci.

Taloženje krhotina stena, tj. nabušenog materijala može se umanjiti sa:-turbulentnim režimom proticanja isplake kroz područje koso-usmerenog i horizontalnog kanala bušotine,-centriranjem ili smeštajem bušaćih alatki bliže gornjim zidovima, čime se stvaraju bolji uslovi za iznošenje nabušenog materijala.

Pri laminarnom toku fluida, brzina u užem delu međuprostora je manja od brzine u širokom delu međuprostora.


Gravitacijska separacija – ”Boycott”

Clarified Fluid

Suspension Zone

Sag (Sedim ent) Bed

Slum pKlizanje mase krhotina

Sloj krhotina

Zona suspenzije

Bistri fluid


U vertikalnim delovima kanala bušotine, sila gravitacije deluje u suprotnom smeru na krhotine nabušenih stena od smera kretanja toka isplake. Brzina iznošenja krhotina razlika je između uzlazne brzine isplake i brzine zaostajanja, tj. padanja krhotina zbog sile teže, prema jednačini:

gde su:vč - brzina iznošenja krhotina nabušenog materijala (m/s)v - brzina uzlaznog toka isplake (m/s)vpč - brzina padanja čestica kroz isplaku (m/s)

U koso-usmerenim delovima kanala bušotine smer uzlaznog toka isplake ide kosinom kanala, a zaostajanje nabušenog materijala ima vertikalan silazni položaj. Brzina uzlaznog kretanja krhotina stena definisana je jednačinom:

gde je:i - ugao nagiba kanala bušotine (°)

pčč vvv −=

icosvvv pčč ⋅−=


U horizontalnom kanalu bušotine, smer taloženja nabušenog materijala normalan je na smer ispiranja, tako da za i = 90° ne važi uslov da je vč = v, i krhotine se talože na donjem zidu kanala bušotine. Do kretanja nabušenog materijala prema koso-usmerenom kanalu, a zatim i prema ušću bušotine dolazi samo ako isplaka može da izazove kretanje tj. kotrljanje krhotina.

Čestice se prema veličini i načinu premeštanja mogu klasifikovati na:- čestice dimenzija do 40 μm, koje sačinjavaju homogenu suspenziju sa fluidom,- čestice dimenzija 40 μm - 0,15 mm, koje sa fluidom sačinjavaju heterogenu suspenziju stabilnu u uslovima turbulentnog proticanja,- čestice dimenzija 0,15 mm - 1,5 mm, koje takođe sa fluidom sačinjavaju heterogenu suspenziju. Ove čestice se uglavnom kotrljaju pri turbulentnom proticanju. Mogućnost njihovog premeštanja je veća pri većim vrednostima reoloških osobina,- čestice većih dimenzija od 1,5 mm premeštaju se isključivo kotrljanjem pri dovoljnom pritisku za njihovo premeštanje.


U horizontalnom kanalu bušotine na kretanje, tj. kotrljanja nabušenog materijala cirkulacijom fluida, utiču sledeći faktori:- stepen turbulencije (veličina “Reynolds”-ovog broja), - reološke osobine fluida- i fizičke karakteristike čvrstih čestica.

Smanjenje dimenzija čvrstih čestica poboljšava uslove za njihovo kretanje kroz horizontalni kanal, što se pospešuje okretanjem celog niza bušaćih alatki (mehanički se krhotine usitnjavaju), a i manevar alatom, tj. uzdužno kretanje pospešuje razbijanje grupisanog nabušenog materijala.

Povećanjem viskoznosti isplake takođe se mogu poboljšati uslovi kotrljanja nabušenog materijala, ali se pri tome mora sa većim pritiskom održavati kapacitet ispiranja na veličini koja obezbeđuje turbulentni režim proticanja.


b. Stabilnost zidova kanala bušotine

Stabilnost zidova kanala bušotine osim od fizičko-mehaničkih karakteristika stena, zavisi i od fizičko-hemijskog delovanja isplake na zidove bušotine.

Hemijsko delovanje isplake isto je kao i u vertikalnim bušotinama, dok je fizičko delovanje sve složenije što je nagib kanala bušotine veći. Od fizičkih parametara, gustina isplake ima najveći uticaj na stabilnost kanala bušotine. Pritisak u bušotini mora biti između onog koji sprečava prodor slojnog fluida iz probušenih formacija i onog koji izaziva frakturu tih formacija. Takođe, ostvareni pritisak na zidove bušotine mora da spreči i njihovo obrušavanje.

Kod vertikalnih bušotina pritisak isplake na dno bušotine povećava se srazmerno povećanju dubine bušotine. Kod koso-usmerenih kanala bušotine je isto tako, ali se u proračun za ostvareni pritisak mora uzeti stvarna vertikalna dubina bušotine a ne merena (tzv. kosa) dubina. Nakon dostizanja ugla nagiba od 90° nema povećanja vertikalne dubine, odnosno pritisak na dno i zidove horizontalnog kanala bušotine ostaje nepromenjen, nezavisno od dužine horizontalnog dela.


Kod izrade koso-usmerenih i horizontalnih delova kanala bušotine bitno je naznačiti da se pri povećanju ugla nagiba smanjuje raspon gustine isplake u kojem je kanal bušotine stabilan, odnosno raspon između obrušavanja zidova i loma stenske mase.

Statičkim pritiscima, nastalih zbog gustine isplake, treba dodati i dinamičke pritiske za savlađivanje trenja proticanja, pri čemu su značajne reološke osobine isplake, geometrijski oblici i dimenzije kroz koje se ispira, hrapavost zidova kanala bušotine i kapacitet ispiranja. Osim dinamičkih pritisaka tokom cirkulacije isplakom, dodatni pritisci nastaju manevrom alatom, pri čemu su oni negativnih veličina kod izvlačenja alata što može da prouzrokuje dotok slojnog fluida ili obrušavanje zidova bušotine, a pri spuštanju oni su pozitivnog smera i mogu izazvati lom formacije i gubitak isplake u njima.

Šematski prikaz zavisnostistabilnosti kanala bušotine od njegovog ugla nagiba


U tektonski nestabilnim oblastima smer bušotine može takođe uticati na stabilnost kanala. Kanal bušotine u smeru najmanjeg in-situ napona je stabilniji od onih koji su u smeru najvećeg in-situ napona.Kao što je prikazano na slici, kada su svi uslovi isti slučaj A predstavlja stabilniji kanal od slučaja B.Kao rezultat toga, bušotine različitog nagiba i smera ne moraju imati direktnu korelaciju u odnosu na gustinu fluida i stabilnost kanala.


c. Najmanje oštećenje proizvodnih formacija

Što je horizontalni kanal duže izložen delovanju isplake, to je veća mogućnost da će probušene proizvodne formacije biti jače infiltrirane isplakom odnosnofiltratom. Na oštećenje formacija utiču količina filtrata iz isplake i usklađenost ili neusklađenost hemijskih i fizičkih osobina filtrata i fluida u probušenim formacijama. Od hemijskih osobina značajni su aktivni, nevezani joni i pH vrednost. Zagađenje pribušotinske zone, takođe u velikoj meri može nastati i od filtrata cementne kaše pri cementaciji bušotina, ali i filtratima fluida za gušenje bušotine i za druge radove pri osvajanju i opremanju bušotina.Praktično je nemoguće izbeći smanjenje propusnosti poroznih, propusnih stena, tako da je pri bušenju osnovni cilj to oštećenje učiniti što manjim. Nakon izrade bušotine, u proizvodnim formacijama se mogu izvršiti uspešne fizičke i/ili hemijske obrade pribušotinske zone (hidrauličko frakturiranje formacija, obrada hemijskim reagensima, izazivanje velikih depresija, intenzivno perforiranje ili razaranje eksplozivnim punjenjima i dr.). Navedenim zahvatima se uspostavlja prvobitna propusnost pribušotinske zone, ili se čak propusnost povećava.


d. Dobro podmazivanje i hlađenje bušaćih alatki

Trenje bušaćih alatki o zidove ugrađenih zaštitnih cevi, a naročito o zidove nezacevljenog dela kanala bušotine (“open hole”) posledica je bočne sile kojom bušaće alatke pritiskaju zidove bušotine i koeficijenta trenja na površini dodira. U koso-usmerenim i horizontalnim delovima kanala bušotine, zbog slabe savitljivosti tih alatki, sila kojom na površini dodira te alatke pritiskuju zid bušotine znatno je veća nego u vertikalnim bušotinama. Iz tih razloga smanjenje koeficijenta trenja ima veliki značaj u tim bušotinama. U tabeli su prikazane promene veličine koeficijenta trenja pri upotrebi različitih tipova isplake.

Koeficijenti trenja

Vrsta i tip primenjene isplake nezacevljen kanal u zaštitnim cevima

-obična-obrađena-obrađena sa podmazivačima

0,45-0,650,40-0,600,35-0,55

-obična-obrađena-obrađena sa podmazivačima

0,30-0,400,22-0,320,20-0,300,10-0,200,08-0,130,05-0,12

0,20-0,400,15-0,350,10-0,20

vodenaosnova

uljna osnova


U isplakama sa vodenom osnovom kao podmazivači upotrebljavaju se:- mleveni grafit,- bitumen i bitumenske prerađevine,- silikonska ulja ili praškovi. U isplakama sa uljnom osnovom podmazivači su silikonska ulja i neke sintetičke materije dobijene od teških frakcija rafinirane nafte.

Kako sposobnost hlađenja zavisi i od razlike temperature sredina koje se hlade i temperature isplake kojom se hladi, poželjno je u bušotinu utisnuti što hladniju isplaku. Tokom cirkulacije isplaka, dolazi u područje toplijih formacija i preuzima na sebe deo njihove toplote, koju odnosi prema ušću bušotine tj. površini. Isplaka, takođe, preuzima i odnosi deo toplote koja se stvara usled trenja kod dleta i dodira bušaćih alatki i zidova bušotine, čime se produžava rad dleta i ostalih bušaćih alatki.


Cementacija horizontalnih bušotina

Laboratorijska ispitivanja u koso-usmerenim i horizontalnim delovima kanala bušotina pokazala su da pravila utvrđena za vertikalne bušotine ne vrede u potpunosti u uslovima iskošenja. U intenzivno koso-usmerenim i horizontalnim kanalima postoji težnja taloženja krhotina stena i oteživača isplake na donjim zidovima kanala, a takođe i izdvajanje slobodne vode na gornjim zidovima kanala bušotine. Kod potiskivanja cementne mešavine, makar i velikim kapacitetima, zaostaju ti čepovi uz zidove i stvaraju brazde kojima je, nakon stvrdnjavanja cementne kaše u cementni kamen, moguće pretakanje fluida između različitih formacija prekrivenih cementnim kamenom. Da se to ne bi dogodilo bitno je postići granicu tečenja isplake koja se utvrdi u modelu pri laboratorijskim uslovima. Pre utiskivanja razdeljivača i cementne kaše potrebno je dugotrajno ispirati kanal bušotine, (“kondicionirati”) i potpuno obraditi isplaku da bi imala ujednačene i potrebne osobine. Uz veće napone smicanja nego za vertikalne bušotine, potrebno je da cementna kaša namenjena za horizontalne bušotine ima i što manju viskoznost.


Da bi prstenasti prostor između zida bušotine i zaštitnih cevi zadovoljavajuće zaptivao, bitno je potpuno istiskivanje isplake cementnom mešavinom. To najviše zavisi od režima proticanja cementne mešavine i koncentričnosti zaštitnih cevi i kanala bušotine. Za uspešnu cementaciju treba da se ostvari turbulentni protok cementne kaše. Terensko iskustvo je pokazalo da 67% odstojanja predstavlja minimum, neophodan za obezbeđenje uklanjanja isplake iz užeg dela prstenastog prostora. Teškoća održavanja turbulentnog toka oko ekscentričnog niza zaštitnih cevi je prikazana na slici. Kritična vrednost Reynolds-ovog broja raste 2,5 puta kada se odstojanje smanji od 67% do 40%. Željena koncentričnost postiže se postavljanjem krutih centralizera na zaštitne cevi, koji ujedno moraju da izdrže i sam teret cevi. Praksa je utvrdila da rastojanje između dva centralizera, u cilju zadovoljavanja kriterijuma koncentričnosti, iznosi najviše 6,1 m.Uklanjanje brazdi ispunjenih isplakom i nabušenim materijalom pomaže i ugradnja na zaštitne cevi žičanih strugača, a naročito pomeranje cevi (kratko uzdužno kretanje 3-6 m, svaka dva minuta) i njihovo obrtanje sa 10-20 o/min, tokom potiskivanja cementne kaše.


Vrednost kritičnog Reynolds-ovog broja kao funkcija ekscentričnosti.


Kontrola filtracije je posebno važna u horizontalnim bušotinama, zato što je izloženost cementne mešavine dugim, propustljivim profilima mnogo opsežnija nego u vertikalnim bušotinama. Za smanjenje filtracije (preporučuje se API filtracija manja od 50 ml/30 min) dodaje se ZnO, koji generalno ne povećava viskoznost cementne kaše.

Za uspešnu cementaciju potrebno je razmotriti nekoliko osobina cementne mešavine. Dve od najvažnijih osobina su stabilnost mestabilnost meššavine i fltracijaavine i fltracija.

Stabilnost mešavine je uvek važna, posebno u kosim bušotinama, i nju određuju: slobodna voda i sedimentacija.- Slobodna voda je važna zato što ona može migrirati na gornji zid bušotine i stvoriti otvorene kanale kroz koje bušotinski fluidi mogu proticati.- Sedimentacija stvara cementni kamen male čvrstoće, visoke poroznosti uz gornji zid kanala bušotine. Mada, izdvajanje slobodne vode i sedimentacija mogu nastati zajedno, one nisu neophodno povezane. Jedna može lako egzistirati bez druge.Za sprečavanje izdvajanja slobodne vode i poboljšanja stabilnosti cementne mešavine ista se obrađuje pogušćivačima i/ili solima metala koji stvaraju kompleksne hidrokside.


Kada se cementira zadnji deo izgubljene kolone zaštitnih cevi (“liner”), a prednji koji će biti u proizvodnji ostavlja bez cementnog kamena, uobičajeno se postavljaju šeširi (“cement basket”), koji sprečavaju ili bitno ograničavaju protok cementne kaše u neželjeni deo prstenastog prostora.

Pre upotrebe, cementnu mešavinu treba laboratorijski ispitati i postići da:- nema izdvajanja slobodne vode, a što se postiže sa testom stajanja cementne kaše u staklenoj menzuri sadržine 250 ml, zatvorenoj staklenim čepom, nagnutom u položaj kao i deo kanala bušotine koji se želi cementirati,- nema taloženja čvrstih čestica tokom mirovanja cementne kaše, test se sastoji u razdvajanju uzorka na dve polovine po visini i proveri gustine, dozvoljena je razlika u gustini do 0,02 kg/dm3,- bude kompatibilna sa isplakom i razdeljivačem, tj. da se na mestu mešanja sa njima ne izazove flokuliranje, koagulacija ili značajna promena reoloških osobina,- viskoznost bude dovoljno mala kako bi se omogućilo kratko vreme potiskivanja.


Granaste bušotine

izgled i svrsishodnost kanala bušotine u proizvodnoj formaciji, jeste u mogućnosti izrade tzv. granaste-višekanalne bušotine (“multilateral well”).

Takvim bušotinama, koje osim glavnog kanala imaju i više bočnih kanala sa otvorenim dnom bez opreme, postiže se veće raskrivanje proizvodnih formacija. Rezultat toga je veći indeks proizvodnosti bušotine i veći stepen iskorišćenja produktivnog fluida iz ležišta.

Prednosti primene koso-usmerenih ili horizontalnih bušotina, sa obzirom na

1953 U Rusiji je izbušena prva višekanalna bušotina. Najduža od nekoliko izbušenih laterala je imala 161 m.

1979 Prve granaste bušotine u basenu Delaware i Andarko, Texas.

1988 Svetski rekord postavljen izradom 10 laterala iz jedne horizontalne bušotine; kompanija “Gardes Directional Drilling”, North Louisiana.

1991 Kompanija “Petro-Hunt Corp.” izradila dvostrano suprotnu lateralnu bušotinu; Austin.


Različiti tipovi višekanalnih-lateralnih bušotina




Bušotine sa produženim dometom

Bušotine sa produženim dometom (“extended reach well-ERW”), se generalno definišu kkaaoo bubuššotinotinee gde je odnos merene dugde je odnos merene dužžine (MD) prema stvarnoj ine (MD) prema stvarnoj vertikalnoj dubini (TVD) vevertikalnoj dubini (TVD) većći od dvai od dva. Drugim rečima, ako je ležište na dubini od 3000 m (TVD) treba izbušiti dvostruko više od ove dubine da bi došli do ležišta tj. merena dužina (MD) treba da je bar 6000 metara. U poslednje vreme postoji tendencija izrade takvih tipova bušotina. Jedna od takvih, je bušotina M16 na lokalitetu Wytch Farm, England sa merenom (kosom) dužinom od 11287 m i rastojanjem od ose ušća (horizontalnim dohvatom)10728 m koju je izradila kompanija BP AMOCO.

Suština kod izrade ovih tipova bušotina, odnosi se na rešavanje problema sa trenjem i torzijom, na čišćenje kanala bušotine od nabušenog materijala kao i na stabilnost kanala bušotine. Takođe, jedan od značajnih problema kod izrade ovih tipova bušotina, je i proračun potrebnog kvaliteta zaštitnih cevi na istezanje i sabijanje. Pri tome se mora uzeti u razmatranje, trenje tj. oslanjanje zaštitnih cevi o zidove kanala bušotine.





Iz tih razloga zaštitne cevi se uobičajeno spuštaju u bušotinu sa različitim gustinama isplake u zaštitnim cevima i međuprostoru, da bi se povećala ili smanjila njihova težina u zavisnosti od mesta gde se kolona trenutno nalazi. Kvalitet zaštitnih cevi treba da zadovolji i uslove torzije, jer se u toku spuštanja primenjuje i rotacija zaštitnih cevi u cilju prolaska kroz jako koso-usmerene ili horizontalne delove kanala bušotine.Terenska praksa je pokazala da pri dužinama preko 8500 m otpor kretanju (drag) postaje suviše veliki i onemogućava navigacijskom sklopu i dletu funkcionisanje. U nekim ERW bušotinama vreme manevra može da traje i 48 h tako da i taj aspekt treba razmotriti ukoliko troškove bušenja treba držati na minimumu.

U sledećoj tabeli su prikazane osnovne karakteristike raznih tipova horizontalnih bušotina.

Trenutni svetski rekord (2013.) za najdužu ERW ima bušotina Chayvo Z-42(Exxon Neftegas Limited, Sakhalin Island, Russia) sa merenom dužinom od12 700 m i horizontalnim dohvatom od 11 739 m.


RADIJUS KRIVINA

Veliki Srednji Mali Izuzetno mali

POVEĆANJE UGLA

OTKLONA

6º-18º/100 m 2,4º-15º/10 m 4,5º-9º/m 45º-90º/0,3 m

POLUPREČNIKKRIVINE

300-1000 m 40-310 m 6-12 m 0,3-0,6 m

HORIZONTALNIDOHVAT

preko1000 m 600-1200 m 75-135 m 30-60 m

PREČNIKBUŠOTINE

bezograničenja

121-235 mm311,1mm saq = 2,4º/10m

121-165 mm do oko 64 mm


NAČINBUŠENJA

“rotary” ili vijčanim

motorima za koso-

usmerene ili horizontalne

sekcije

posebne konstrukcije

vijčanih motora za

radijus krivine.

”Rotary” ili vijčani motori

za horizontalne

sekcije

posebne konstrukcije

alatki za izradu

radijusa krivine i hor.bušenje sa

“rotary”sistem

ili vijčanimmotorima

mlazno ispiranje nevezanih i slabo vezanih stena

SASTAVBUŠAĆIH ALATKI

uobičajene

teške bušaće šipke do

q = 5º/10 mkompre.savit.bušaće šipke

za q > 5º/10 m

posebne alatke

tubinzi povijeni pomoću

hidrauličkog podupirača

RADIJUS KRIVINA



DLETA uobičajena uobičajena

za “rotary”način

uobičajena. Za vijčane

motore PDC sa

zakošenjem

bušaća glava za mlazno ispiranje

ISPLAKE uobičajene uobičajene polimerne polimerne

MERENJA uobičajena

“MWD” u bušotinama156 mm i

većeg

posebna nisu moguća

JEZGROVANJA uobičajena, neograničeno

uobičajena, neograničeno

sa jezgrenim cevima do

1mnisu moguća

RADIJUS KRIVINA



CEMENTIRANJA uobičajena

uz opsežno centriranje u

radijusu krivine.Česta

upotreba “liner”-a

uz opsežno centriranje u

radijusu krivine.Česta

upotreba “liner”-a

nisu moguća

RADIJUS KRIVINA



KRAJKRAJ

Documents

Tehnologija izrade bušotina II - rgf.rs semestar/Tehnologija izrade busotina 2... · 12. Horizontalno bušenje (2) Tehnologija bušenja II 3 Projektovanje trajektorije horizontalnih