KONTROLA DOTOKA FLUIDA U BUŠOTINI

Dr Zvonimir Bošković

OSNOVNE DEFINICIJE I POSTUPCIHidrostatički pritisak isplake

Hidrostatički pritisak isplake, tj. stub isplake u bušotini deluje na zidove kanala i zavisi od vertikalne dubine bušotine i gustine isplake;Iz praktičnih razloga, u tehnologiji bušenja gustina isplake se meri, a i uobičajeno prikazuje u kg/dm3, i tada se hidrostatički pritisak isplake izražava u izvedenoj jedinici ‘’SI’’ sistema u barima (bar), koristeći sledeće relacije:

)/(10)/( 333 dmkgmkg isis barPa

5101 Sređivanjem, konačna jednačina za izračunavanje hidrostatičkog pritiska isplake izraženog u barima, koja se uobičajeno upotrebljava u tehnologiji bušenja, glasi:

253 1081,9101081,9 ZZp isish )(0981,0 barZp ish

ph - hidrostatički pritisak isplake (bar)

- gustina isplake (kg/dm3)

Z - vertikalna dubina kanala bušotine (m)

is

GradijentiGradijenti pritiska:

Gradijent pornog pritiska (Gp ) predstavlja odnos pornog pritiska sa dubinom i odnosi se na kontinuirani propusni sloj.Gradijent frakturiranja (Gf ) definisan je kao pritisak u bušotini pri kojem se sloj lomi ili puca podeljen sa ukupnom debljinom gornjih sedimenata.Geostatički gradijent, tj. pokrovnih stena (GS ) je promena pritiska po metru dubine, prouzrokovana zajedničkim delovanjem težina pokrovnih stena (matriksa) i fluida sadržanog u pornom prostoru.

Generalno jedinica za gradijent pritiska je bar po metru (bar/m). U praktičnoj primeni na kontroli dotoka, gradijenti pritisaka izražavaju se kao ekvivalent gustine isplake jednačinom:

gde su: G - gradijent pritiska (porni, frakturiranja, geostatički gradijent), kg/dm3

p - pritisak (porni, frakturiranja, pokrovnih stena), bar Z - vertikalna dubina bušotine, m

)/(0981,0

3dmkgZ

pG

Temperaturni gradijent:Temperaturni gradijent za pojedine oblasti definisan je kao porast slojne

temperature po metru dubine;

Za izračunavanje temperature u bušotini, potrebno je definisati prosećnu

temperaturu na površini za pojedine oblasti;

Prosečna temperatura na površini za područje Vojvodine iznosi 11oC;

Temperatura u bušotini na pojedinim dubinama, definisana je opštom

jednačinom koja glasi:

CZGTT tpd0

Td – temperatura u bušotini (oC)

Tp – prosečna površinska temperatura pojedinog područja (oC)

Gt – temperaturni gradijent (oC/m)

Z – vertikalna dubina bušotine (m)

Pritisci u kanalu bušotine

Pritisci u bušotini (bez cirkulacije isplakom)

Kod dotoka slojnog fluida u kanal bušotine, nakon zatvaranja ušća bušotine, pritisak na dnu bušotine predstavlja zbir:

Ostvarenog pritiska na ušću bušotine

Pritiska stuba isplake u bušotini

Pritiska stuba doteklog fluida koji je ušao u kanal bušotine

Otvorena bušotina: U uslovima otvorene bušotine, pritisak u bušotini zavisi jedino od pritiska

stuba fluida u bušotini (uglavnom isplake), tj. hidrostatičkog pritiska ( ph );

Zatvorena bušotina: Kada je bušotina zatvorena, tj. u slučaju dotoka slojnog fluida koji ostvaruje

dodatni pritisak na površini, pritisak na dno bušotine iz računavaju se po jednačini:

)(0981,0 barpZppp iisihub pi – dodatni, tj. ostvareni pritisak na površini (bar)

Ekvivalentna gustina isplake (EGI )Pritisak stuba isplake ( ph ), stuba fluida u bušotini ( pf ), plus dodatni pritisak na površini usled dotoka ( pi ), plus pad pritiska u međuprostoru kao rezultat cirkulacije isplake za saniranje dotoka ( pa ), predstavljaju zajedno totalni pritisak u bušotini na određenoj vertikalnoj dubini;

Suma tih pritisaka može biti izražena u povećanju gustine isplake, tj. u takozvanoj ekvivalentnoj gustini isplake (EGI );

Neophodno je naznačiti da: Ako stub isplake miruje (otvorena bušotina bez cirkulacije) i ako je bušotina puna, EGI je jednaka gustini isplake u bušotini; Ako bušotina nije puna (zbog gubitka cirkulacije ili ne dopunjavanjem tokom vađenja alata), EGI će biti niža od gustine isplake; Ako je ušće bušotine zatvoreno, a bušotina pod pritiskom ( pi ), EGI će biti veća od gustine isplake; Prilikom manevra alatom,prilikom izvlačenja lataki, zbog efekta klipovanja, EGI će biti niža od gustine isplake, a prilikom njihovog spuštanja EGI će biti viša od gustine isplake u bušotini

Da bi se definisalo stanje ravnoteže pritisaka u kanalu bušotine s

potrebnom gustinom isplake za uspostavljanje ravnoteže, neohodno je

razmatrati EGI, a ne stvarnu gustinu isplake u bušotini;

U statičkim uslovima, a i kod gušenja dotoka fluida, iz razloga što je pad

pritiska u toku cirkulacije relativno mali (kapacitet ispiranja obično iznosi

½ od normalne cirkulacije pri bušenja), EGI se određuje sledećom

jednačinom:)/(

0981,0

0981,0 3dmkgZ

pZEGI iis

gde su:

Z – vertikalna dubina bušotine (m)

pi – ostvareni pritisak na površini (bar)

- gustina fluida (isplake) u bušotini (kg/dm3)isPoznavanje i razumevanje EGI je od primarne važnosti kod dizajniranja

bušotine, bušenja i kontrole dotoka slojnog fluida u bušotinu;

EGI se ponekad znatno razlikuje od gustine isplake u bušotini, što je od

posebne važnosti u plićim formacijama, jer EGI može izazvati lom, tj.

frakturu formacije.

Ekvivalentna cirkulirajuća gustina isplake (ECT )

Gubitak pritiska pri protoku isplake kroz međuprostor, tj. od dleta do

površine, predstavlja gubitak pritiska u anularu, i on zavisi od kapaciteta

ispiranja, geometrije kanala bušotine, spoljašnjeg prečnika cevi i fizičko-

hemijskih karakteristika isplake;

Povečanje pritiska u bušotini usled gubitka pritiska u međuprostoru, izražava

se u povećanju gustine isplake, tj. u tzv. ekvivalentnoj cirkulirajućoj gustini

isplake (ECT) koja je data jednačinom:

)/...(0981,0

3dmkgZ

pECT is

a

gde je: - gubitak pritiska u međuprostoru, tj. anularu (bar)ap

Na vrednost ECT ne utiče pritisak ostvaren na pumpi;Pritisak na pumpi je rezultat ukupnih gubitaka pritisaka od površine, kroz alat, mlaznice u dletu i međuprostor ponovo do površine;Na vrednost ECT-a utiče samo pad , tj. gubitak pritiska u međuprostoru i gustina isplake tokom bušenja.

Pritisak u bušaćim šipkama kod zatvorene bušotine (PBŠZ )

Vrednost PBŠZ, ali samo kada su šipke na dnu bušotine ili blizu dna

bušotine, pokazuje za koliko formacijski (porni) pritisak prevazilazi

pritisak stuba isplake koji se nalazi u bušaćim šipkama;

Kako se polazi od pretpostavke da je gustina isplake u bušaćim šipkama

poznata, formacijski tj. porni pritisak sloja računa se sledećom jednačinom:

)(0981,0 barZPBŠZp isp gde su:

pp - formacijski, tj. porni pritisak (bar)

PBŠZ - pritisak u bušaćim šipkama, zatvorena bušotina (bar)

Z - vertikalna dubina bušotine, tj. bušaćih i teških šipki (m)

- gustina isplake u bušaćim šipkama (kg/dm3)is

Pritisak u međuprostoru (anularu) kod zatvorene bušotine (PUBZ )

barLLZPUBZp flflflisp 0981,0

Pomoću vrednosti pritiska na strani međuprostora (kolona zaštitnih cevi-

bušaće šipke), takođe se može ali samo teoretski, izračunati formacijski, tj.

porni pritisak, sledećom jednačinom:

gde su:

PUBZ - pritisak u međuprostoru, zatvorena bušotina (bar)

Lfl - dužina dotoka slolnog fluida u kanal bušotine (m)

- gustina doteklog slojnog fluida u kanal bušotine (kg/dm3)fl

Kako je teško definisati dužinu i gustinu doteklog fluida u kanal bušotine

pritisak u međuprostoru kod zatvorene bušotine (PBUZ ) nije pouzdan

indikator pornog, tj. formacijskog pritiska.

Potrebna gustina isplake za gušenje dotoka slojnog fluida

Potrebna gustina isplake za gušenje dotoka ( ) je definisana kao gustina

isplake koja je neophodna da uravnoteži formacijski (porni) pritisak, i data

je jednačinom:

)/(0981,0

3dmkgZ

PBŠZisgu

U praktičnom radu na saniranju dotoka slojnog fluida u kanal bušotine

dodaje se još faktor sigurnosti, tako da gustina isplake za gušenje dotoka

iznosi:)/(

0981,03dmkgf

Z

PBŠZisgu

PBŠZ - pritisak u bušaćim šipkama kod zatvorene bušotine (bar)

Z - vertikalna dubina bušotine, tj. bušaćih i teških šipki (m)

- gustina isplake u bušaćim šipkama (kg/dm3)

f - faktor sigurnosti (0,03 – 0,05 kg/dm3)

is

gu

OSNOVNI PRORAČUNI

• Zapreminu isplake u bušotini

• Dopunjavanje bušotine

• Rad isplačne pumpe

U toku rada na kontroli dotoka slojnog fluida u kanal bušotine, pa i kod normalnih operacija bušenja potrebno je definisati:

Zapreminu isplake u bušotini

Zapremina isplake od površine do dleta

Izračunavanje ukupne zapremine isplake u bušotini obuhvata:

- Zapreminu isplake od površine do dleta

- Zapreminu isplake od dleta do površine

Zapremina isplake unutar bušaćih šipki (V1 ):

Zapremina isplake unutar teških šipki (V2 ):

IDbš - unutrašnji prečnik bušaćih šipki bez uzimanja u obzir spojnica ili ojačanja (mm)

IDtš - unutrašnji prečnik teških šipki (mm)

Lbš - dužina bušaćih šipki (m)

Ltš - dužina teških šipki (m)

)(10854,7 421 litLIDV bšbš

)(10854,7 422 litLIDV tštš

Zapreminu isplake od dleta do površineZapremina između zida bušotine i spoljašnjeg prečnika teških šipki (V3 ):

)(10854,7 4223 litLODDV tštšb

Zapremina između zida bušotine i spoljašnjeg prečnika bušaćih šipki (V4 ):

Zapremina između zaštitne kolone i spoljašnjeg prečnika bušaćih šipki (V5 ):

)(10854,7 4225 litHODIDV kbšk

Ukupna zapremina isplake u bušotini ( V ):

)(54321 litVVVVVV

Db - prečnik kanala bušotine, dleta (mm)ODtš - spoljašnji prečnik teških šipki (mm)ODbš - spoljašnji prečnik bušaćih šipki (mm) Loh - dužina otvorenog kanala bušotine “open hole”, bušeno dletom (m) IDk - unutrašnji prečnik kolone zaštitnih cevi (mm) Hk - dubina ugradnje kolone zaštitnih cevi 8m)

)(10854,7 4224 litLLODDV tšohbšb

Dopunjavanje bušotine isplakomPrema uobičajenoj bušaćoj praksi, kada se bušaće šipke povlaće iz bušotine,

međuprostor bušotine mora biti dopunjan isplakom, pre nego što pad nivoa

isplake u bušotini izazove smanjenje hidrostatičkog pritiska za najviše 5 bar,

ili kod najviše izvađenih 5 “pasova” standardnih bušaćih šipki i 1 “pas”

teških šipki, odnosno 1 “pas” teških bušaćih šipki;

Dozvoljeni broj izvađenih “pasova” bušaćih šipki mora biti izračunat pre

dopunjavanja bušotine da bi se odredio pad hidrostatičkog pritiska na dnu

bušotine

Ovo je važno napomenuti, jer se značajan broj dotoka fluida u kanal

bušotine desio za vreme vađenja alata iz bušotine;

Korektno izračunavanje dopunjavanja bušotine, odnosno zapremine isplake

koju istisnu bušaće šipke; zapremine isplake unutar bušaćih šipki i

zapremine isplake u međuprostoru zaštitne kolone i bušaćih šipki je veoma

bitno, za sprečavanje dotoka slojnog fluida u kanal bušotine.

Izračunavanje dopunjavanja bušotineZapremina isplake koju istisnu bušaće šipke (Vibš ):

)/(10854,7 422 mlIDODV bšbšibš

standardni “pas” bušaćih šipki iznosi = 28,4 m (3 kom.)

Zapremina isplake koju istisnu 5 “pasova” bušaćih šipki (Vibš5 ):

)(54,285 litVV ibšibš Zapremina isplake unutar bušaćih šipki (Vubš ):

ODbš - spoljašnji prečnik bušaćih šipki (mm) IDbš - unutrašnji prečnik bušaćih šipki bez uzimanja u obzir spojnica ili ojačanja (mm) IDk - unutrašnji prečnik kolone zaštitnih cevi (mm)

Zapremina isplake u međuprostoru zaštitne kolone i bušaćih šipki (Va ):

)/(10854,7 422 mlODIDV bška

)/(10854,7 42 mlIDV bšubš

Pad nivoa isplake u međuprostoru zaštitne kolone i bušaćih šipki nakon 5

“pasova” izvađenih bušaćih šipki (PN5p ):

)(55 m

VV

VP

ubša

ibšpN

Smanjenje, tj. pad pritiska na dno bušotine usled pada nivoa isplake u

međuprostoru ( ): )(0981,05 barPp ispN p

Poreban broj hodova pumpe da se dopuni bušotina (nhp ):

pumpehodupolit

Vn ibš

hp 15

Da bi se dopunila bušotina, potrebno je poznavati karakteristike isplačne

pumpe, tj. kapacitet ispiranja koje pumpa ostvaruje jednim svojim hodom

ugrađenog prečnika cilindra;

Kod praktične primene, da bi bušotina uvek bila dopunjena isplakom do

vrha, broj hodova pumpe mora biti veći ili jednak izračunatom broju

hodova;

Kontinuirano (stalno) dopunjavanje bušotine je kritičan postupak u cilju održavanja

konstantnog pritiska na dno, tj. sprečavanja dotoka (“kick”).

Rad isplačne pumpeGlavne komponente isplačne pumpe uključuju sledeće: komponente usisnog sistema, ventile, cilindar košuljice, klipove i ublaživač pulsiranja; Bušaća postrojenja su uglavnom opremljena sa dva tipa klipnih ispirnih pumpi: dvoradne (sporohodne) pumpe sa dva ili tri klipa jednoradne (brzohodne) pumpe sa tri klipa Pumpa se označana sa najvećim prečnikom klipa koji se može ugraditi i hodom klipa ( sve dimenzije su date u ''inches'' ); Glavne karakteristike isplačne pumpe su: Mehanička snaga Brzina hoda klipa Dužina hoda klipa Maksimalni unutrašnji prečnik cilindar košuljice Ove karakteristike omogućavaju da se definišu tehničko-tehnološki parametri za primenu isplačne pumpe koji su neophodni u procesu izrade bušotine. Tehničko-tehnološki parametri pumpe su: Kapacitet ispiranja Maksimalni radni pritisak Hidraulička snaga

Hidraulička i mehanička snaga na pumpi

Pritisak u cirkulaciji pri smanjenom kapacitetu

Hidraulička snaga na pumpi (Nh ) odredjuje se jednačinom:

)(600

kWQp

N ph

Potreba mehanička snaga za pogon pumpe (Nm ) , ako su dati kapacitet ispiranja i pritisak na pumpi dobija se jednačine:

)(600

kWQp

Ntm

pm

pp - pritisak ostvaren na pumpi (bar)

Qks - stvarni kapacitet ispiranja sa pumpom (lit/min)

- mehanički koeficijenat iskorišćenja pumpe (0,85)

- koeficijenat korisnog dejstva (0,65-0,90) u zavisnosti da li se primenjuje prenosnik snage ili ne. mt

Pritisak pri cirkulaciji sa smanjenim kapacitetom, tj. smanjenim brojem hodova

pumpe može se približno odrediti jednačinama:2

1

212

2

1

212 ;

n

npp

Q

Qpp

p2 - pritisak na pumpi pri smanjenom kapacitetu (bar); p1 - pritisak na pumpi pri normalnoj cirkulaciji (bar); Q2 - smanjeni kapacitet ispiranja (l/min); Q1 - normalni kapacitet ispiranja, tj. za vreme bušenja (l/min); n2 - smanjeni broj hodova pumpe (hod/min); n1 - broj hodova pumpe pri normalnoj cirkulaciji (hod/min).

PORNI (SLOJNI) PRITISAKStene opšte uzev se sastoje iz:

Elemenata sačinjenih od mineralnih čestica, međusobno povezanih

molekularnim silama ili drugim supstancama koje ih cementiraju

(razne gline, krečnjaci i silikati), tj. matriksa;

Pora i pukotina (pornog prostora)

Kretanje pornih pritisaka naslaga stena duž kanala bušotine prikazuje se u

obliku gradijenata. Gradijent pritiska je definisan kao promena pritiska po

metru dubine. Generalno data jedinica za gradijent pritiska je bar po metru

(bar/m). Gradijent pornog pritiska predstavlja odnos pornog pritiska i

dubine i odnosi se na kontinuirani propusni sloj.

U praktičnoj primeni na projektovanju izrade bušotine gradijent pornog

pritiska izražava se kao ekvivalent gustine isplake sledećom jednačinom:

Z

pG P

p

0981,0

gde su:Gp - gradijent pornog pritiska (kg/dm3)

pP - porni pritisak (bar)

Z - vertikalna dubina bušotine (m)

(kg/dm3)

Poznavanje realnih vrednosti pornog pritiska naslaga stena duž kanala bušotine predstavlja jedan od glavnih faktora koji utiče na efikasnost i uspešnost ukupnih operacija na izradi bušotine. Ako porni pritisci u fazi projektovanja bušotine nisu adekvatno procenjeni, odnosno u toku izrade bušotine dođe do znatnih odstupanja, to može prouzrokovati tehničke probleme kao što su:

Gubitak cirkulacije;

Dotok slojnog fluida u kanal bušotine;

Prihvat (zaglava) bušaćeg alata;

Nestabilnost kanala bušotine i drugo;

Što je sve povezano sa znatnim povećanjem troškova izrade. Izrada naftnih, gasnih i geotermalnih bušotina, generalno posmatrano,

bazira se na saznanjima o veličini pornih pritisaka. Uticaj pornog pritiska

na glavne segmente kod projektovanja bušotina prikazan je na slici.

Apsolutne vrednosti gradijenta pornog pritiska duž kanala bušotine mogu znatno i promenljivo varirati, a retko se događa da su funkcionalno zavisne jedino od posmatrane dubine zaleganja naslaga stena. Upravo te promene vrednosti gradijenata duž kanala bušotine komplikuju postupak projektovanja izrade bušotine. Porni pritisak je u suštini pritisak fluida koji se nalazi u pornom prostoru matriksa stena, a tipični fluidi su : nafta, gas i slojna voda.

U naslagama stena porni pritisci, prema svojoj veličini mogu biti:

-         Normalni porni pritisak   Smanjeni ( subnormalni) porni pritisak Povišeni (abnormalni) porni pritisak

Normalni porni pritisakNormalni porni pritisak u nekom sedimentacionom bazenu ekvivalentan je hidrostatičkom pritisku stuba prirodnog fluida (slane vode) prisutnog u tom bazenu.

U Panonskom basenu normalni porni pritisak ekvivalentan je hidrostatičkom pritisku vode gustine 1,01-1,02 kg/dm3;

U priobalju Jadranskog basena normalni porni pritisak ekvivalentan je hidrostatičkom pritisku vode gustine 1,03-1,04 kg/dm3;

U Meksičkom zalivu normalni porni pritisak ekvivalentan je hidrostatičkom pritisku vode gustine 1,08 kg/dm3;

Na severu Evrope (Nemačka) normalni porni pritisak ekvivalentan je hidrostatičkom pritisku vode gustine 1,15 kg/dm3;

Smanjeni ( subnormalni) porni pritisak

Pod smanjenim, subnormalnim pornim pritiskom, podrazumeva se pritisak manji od hidrostatičkog pritiska stuba porne vode.

Zone sa smanjenim pornim pritiskom nastaju:

Kao posledica iscrpljivanja slojnih fluida iz ležišta; Specifičnih prirodnih uslova i dugogodišnjih erozionih ciklusa; Kao rezultat stvaranja viška zapremine pornog prostora u odnosu na fluid.

Povišeni (abnormalni) porni pritisak

Pod povišenim pornim pritiskom podrazumeva se pritisak veći od hidrostatičkog pritiska stuba porne vode; Osnovni uslov za postojanje zona sa povišenim pornim pritiskom je prisustvo nepropusnih stenskih barijera koje stvaraju zamke, čime se ne omogućava slobodna komunikacija fluida u porama stena. Porastom dubine povećava se dubina sedimentacionih stena, a time i geostatički pritisak, tj. pritisak pokrovnih stena. Na taj način povećava se čvrstoća matriksa, jer se povećava površina kontakta zrna u matriksu, pri čemu se smanjuje poroznost uz istiskivanje fluida iz pornog prostora. Relacije navedenih odnosa prikazao je «Terzaghis», sledećom jednačinom:

pp pMS gde su: S - geostatički pritisak Mp - pritisak matriksa stena

pp - porni pritisak, tj. pritisak fluida u porama stena

Ako u toku normalnog kompakcionog procesa, koji prati smanjenje poroznosti i istiskivanje fluida iz pornog prostora, dođe do stvaranja nepropusnih stenskih barijera, one mogu uticati na stvaranje ona sa povišenim pornim pritiscima.

Nepropusne stenske barijere sprečiće povećanje čvrstine matriksa stena, tj. smanjenje poroznosti i istiskivanja fluida iz

pornog prostora, tako da će deo ukupnog geostatičkog pritiska primiti fluid u porama stene, što će rezultirati stvaranjem zona sa povišenim pornim pritiskom. Proces stvaranja zona sa povišenim pornim pritiskom prikazan je na slici.Pod uslovom da u procesu sedimentacije postoje nepropusne barijere, uzroci stvaranja zona sa povišenim pornim pritiskom uslovljeni su delovanjem više faktora kao što su: litološki, minerološki, tektonska aktivnost i stepen sedimentacije. Na narednoj tabeli prikazani su uzroci stvaranja zona sa povišenim pornim pritiskom, po «Fertl»-u.

Uzroci stvaranja zona sa povišenim pornim pritiskom

Piezometrički nivo fluida (arterski vodeni sistem)

Strukturni oblik rezervoara

Pretakanje u pliće rezervoar-stene

Brzina sedimentacije i depoziciona sredina

Paleopritisak

Tektonska aktivnost - rasedi - laporoviti nabori - soni nabori-         Osmotski fenomen

Dijagenetski fenomen-         Dijageneza glinovitih sedimenata

Masivni slojevi soli

Termodinamički i biohemijski uzroci

Piezometrički nivo fluida (arterski vodeni sistem)

Arterski vodeni sistem

može stvoriti povišeni,

abnormalni porni pritisak

ako postoje odgovarajući

strukturni uslovi;

Na slici su prikazane dve bušotine od kojih će na bušotini 1 biti nabušen sloj

sa normalnim pornim pritiskom manjimod hidrostatičkog, tj. smanjeni

porni pritisak, a na bušotini 2 sa povišenim pornim pritiskom;

Na osnovu dubine raskrivanja produktivnog sloja mogu se očekivati jednaki

porni pritisci ( po ), ali stvarni porni pritisci ( pstv ) zavise od piezometrijskog

nivoa;

Ova pojava je poznata pod nazivom arterski bunar.

Strukturni oblik rezervoara

Stvaranje ovakvih zona sa povišenim

pornim pritiskom ograničeno je

uglavnom na rezervoare peščara koji su

se u toku sedimentacije graničili sa

nepropusnim barijerama, laporima;

Propusni sloj peščara koji se sa svih

strana graniči nepropusnim laporima

imaće u svim delovima rezervoara isti

porni pritisak;

Ako taj peščarski sloj zaleže pod izvesnim uglom u odnosu na površinu,

tada u zavisnosti od dubine zaleganja imamo različite gradijente pornih

pritisaka u ovom ležištu, što je prikazano na slici.

Pretakanje u pliće rezervoar-stene

Slojevi blizu površine mogu biti povezani preko raseda sa rezervoar-stenama

na dubljim intervalima;

Ako je veza između ta dva intervala rezervoar-stena nesmetana, porni

pritisak iz dubljih slojeva će se prenositi, tj, pretakati u pliće slojeve sve dok

se porni pritisci u oba intervala ne izjednače;

Tada će slojevi blizu površine biti pod povišenim, tj. abnormalnim pornim

pritiskom;

Ovakvo stvoreni povišeni porni pritisci nisu vezani samo za prirodne uslove,

rasede ili slično, nego mogu biti i posledica radova u kanlu bušotine.

Paleopritisak

Stvaranje zona sa

povišenim pornim

pritiskom usled paleo-

pritiska se dešava

kada se formacija

okružena nepropusnim

barijerama neporemećena

podigne na manje dubine,

tj. bliže površini;

Rezervoar stene koje su neporemećene podignute na manje dubine, zahtevaju

veću gustinu isplake za bušenje iako je porni pritisak ostao isti, jer je sa

smanjenjem dubine došlo do porasta gradijenta pornog pritiska;

Ovaj princip je prikazan na gornjoj slici.

Isti efekat se dešava kao rezultat površinske erozije, kada se masivni

produktivni sloj proteže na velikoj dužini prostiranja;

Ako površina iznad masivnog produktivnog sloja nije u istom nivou i pored

toga što je porni pritisak u svim tačkama ležišta isti, nejednaka dubina

ulaska u ležište daće različite gradijente pornih pritisaka na bušotinama

“A” i “B”;

Gradijent pornog pritiska u bušotini “A” biće normalan

Gradijent pornog pritiska u bušotini “B” biće povišen jer je pozicija

masivnog sloja peščara relativno bliže površini.

Tektonska aktivnostTektonska aktivnost podrazumeva

pomeranje samo jednog dela prirodnog

rezervoara koji može biti uzrokovan

delovanjem pritiska raseda, bočnog

klizanja, nabora ili proboja (intruzije);

Svaka od ovih aktivnosti može da

prouzrokuje redukciju odnosno

smanjenje zapremine rezervoara u

kome se nalazi fluid;U slučaju da fluid u porama ne može biti istisnut, tada ista količina fluida mora da

zauzme manju zapreminu pora, što rezultuje porastom pritiska u rezervoaru;

Lapor sa svih strana (prikazano na slici) predstavlja nepropusnu barijeru za sloj

peščara, tako da je kompletan fluid u sloju praktično u zamci;

Proboj lapora na dno prirodnog rezervoara smanjiće zapreminu peščarskog sloja,

tako da ista količina fluida sad ispunjava manji porni prostor;

Ako je prvobitni pritiska u ležištu bio normalan, nakon tektonske aktivnosti isto ležište

će biti pod povišenim pornim pritiskom.

Na slici je prikaza zona

sa uvećanim pornim

pritiskom, koja je

nastala kao posledica

tektoske aktivnosti

odnosno delovanja

raseda.

Usled tektonskog poremećaja došlo je do pomicanja dela sedimentacionog

bazena u pliće horitonte, pri čemu je ostao “zarobljen” prvobitni pritisak;

Bušotinom će se odmah ispod rasedne ploče odnosno barijere, raskriti sloj s

povećanim pornim pritiskom;

Nakon prolaska kroz zonu sa povećanim pornim pritiskom, ponovo se ulazi

u zonu sa normalnim pornim pritiskom.

Osmotski fenomenOsmotski fenomen je pojava da se dve tečnosti koje su razdvojene tankom

polu propustljivom membranom mešaju tako što kroz membranu prolaze

samo molekuli rastvaraća, ali ne i rastvorene supstance;

Pri tome je smer prolaska molekula rastvaraća takav da se vrši razblaživanje

koncentrovanijeg rastvora;

Osmoza se prekida kada hidrostatički pritisak, koji vrši stub tečnosti rastvora

koji se razblažuje, spreči dalji prolazak molekula kroz polupropustljivu

membranu;

Veličina ovog pritiska odgovara maksimalnom osmotskom pritisku toga

rastvora;

U prirodi gline i lapori predstavljaju polupropusnu membranu i osmotski

fenomen, tj. osmotski pritisak se dešava kada oni odvajaju sredine sa

razlićitom koncentracijom saliniteta;

Velika konncentracija soli biva izbalansirana sa visokim pritiscima;

Laboratorijska ispitivanja ukazuju da se ostvaruj8u diferencijalni pritisak od

300 bar između sredina sa svežom vodom i slane vode sa NaCl.

Fenomen dijagenezeDijageneza je proces

očvršćavanja sedimentnih

stena pod pritiskom i

usled gubitka vode;

Lapori kao veoma

rasprostranjene sedimentne

stene sačinjene su uglavnom od raznih tipova minerala glina, a najrasprostranjeniji

tip glina je montmorilonit;

Montmorilonit ima osobinu bubrenja, tj. upijanja vode, koju na temperaturi iznad

110oC oslobađa i pri tome se hemijski menja u drugi mineral gline ilit. Hemijska

promena montmorilonita kao rezultat oslobađanja vode naziva se dijageneza glina;

Pod uslovom da se dijageneza glina vrši ispod prirodnog rezervoara,tj. sloja peščara i

da vodu koja se tom prilikom oslobađa primi sloj peščara, može doći u sloju peščara

do stvaranja povišenog pornog pritiska;

Ovaj proces stvaranja zona sa povišenim pornim pritiskom moguć je jedino ako je sloj

peščara sa svih strana okružen laporima kao nepropusnom membranom.

Masivni slojevi soli

Širom sveta, masivni slojevi soli su možda dominantni uzrok stanja u kome porni pritisak u prirodnim rezervoarima, koje se nalaze ispod slojeva soli, dostigne, tj. izjednači se sa ukupnim pritiskom više ležećih naslaga, tj. geostatičkim pritiskom.

Za razliku od formacija škriljavih glina koje su polupropustljive, slojevi soli su nepropusni i pod dejstvom gornje nalegajućih stena postaju plastični, tako da transportuju, tj. prenose kompletni geostatički pritisak na donje ležeće prirodne rezervoare; Ovaj proces prikazan je na slici.

Otkrivanja zona sa povišenim

pornim pritiskom Teorija o kompakciji stenske mase, zasnovana na činjenici da formacije sa povišenim pornim pritiskom imaju manju kompakciju i veću poroznost nego slične formacije iste dubine normalnog pornog pritiska, praktično se koriste za otkrivanje i kvantitativno definisanje zona sa povišenim pornim pritiskom;

Primenjuje se više metoda, ali svaka od njih bazirana je na praćenju, tj. merenju pojedinih parametara koji su zavisni od promena poroznosti formacija sa dubinom;

Osnovni postupak kod primene svih metoda je prethodno određivanje normalnog trenda kompakcije, a odstupanje od ovog trenda u odnosu na dubinu koristi se za otkrivanje i definisanje zone sa povišenim pornim pritiskom;

Prelaz od trenda normalne kompakcije, odnosno između zone sa normalnim

pornim pritiskom i zone sa povišenim pornim pritiskom nije oštar, već se

između njih rasprostire prelazna zona nazvana «tranzitna zona»;

Otkrivanje i definisanje «tranzitne zone» je od izuzetne važnosti za

korekciju gustine isplake i bezbedan ulazak u zonu sa povišenim pornim

pritiskom;

Za otkrivanje i kvantitativno definisanje zona sa povišenim pornim

pritskom, uglavnom se koriste sledeće tehnike:

Analiza regionalne seizmike;

Analiza karotažnih dijagrama sa bušotina;

Praćenje podataka za vreme bušenja

Analiza regionalne seizmikeU područjima gde nisu obavljena istražna bušenja, prisustvo zona sa povišenim pornim pritiskom može se predvideti na osnovu rezultata seizmičkih merenja.Brzina prostiranja seizmičkih talasa sa pojedinih intervala seizmičkih profila recipročna je intervalu vremena pređenog puta. Analizom brzine rasprostiranja, odnosno intervala

vremena pređenog puta seizmičkih talasa prikazanih po dubini, otkriva se prisustvo zona sa povišenim pornim pritiskom.

Tehnika otkrivanja zona sa povišenim pornim pritiskom zasniva se na činjenici da se tokom normalne kompakcije stenske mase smanjuje poroznost, čime se i vreme putovanja seizmičkih talasa smanjuje.

Povećanje poroznosti u zoni sa povišenim pornim pritiskom dovodi do smanjenja brzine prostiranja seizmičkih talasa i do povećanja vremena putovanja.

Analiza karotažnih dijagrama sa bušotinaNa osnovu karotažnog dijagrama koji se dobija i interpretacije rezultata K- merenja, mogu se otkriti i kvantitativno definisati zone sa povišenim pornim pritiskom; U slučaju da se navedeni parametri postave u funkciji dubine bušotine, formacije sa smanjenom kompakcijom,

Promena kompakcije stenske mase izražena je povećanjem poroznosti koji je u korelaciji sa ponašanjem sledećih parametara na K-dijagramu: Smanjenjem specifičnog otpora (R) Povećanjem specifične provodljivosti (C) Smanjenjem formacijskog faktora (F) Povećanjem vremena putovanja zvučnih talasa ( ) Smanjenjem zapreminske mase ili gustine formacije ( ) Povećanjem indeksa neutron-vodonik (IHn) Opadanjem saliniteta formacijske vode (NaCl) Povećanjem geotermalnog gradijenta

odnosno povećanim porozitetom, uočiće se na osnovu anomalija prikazanih na slici; Anomalije odstupanja od normalnih trendova koriste se za otkrivanje zona sa povišenim pornim pritiskom;

tb

Praćenje podataka za vreme bušenjaBušenjem kroz sedimente u zavisnosti od geoloških karakteristika stenske mase, performansi režima bušenja i tipa dleta dobijaju se indikacije koje ukazuju na promenu pornog pritiska. Praćenje i registrovanje parametara bušenja na bušaćem postrojenju, pruža bazu podataka za otkrivanje i kvantitativno definisanje pornog pritiska tokom izrade kanala bušotine. Parametri bušenja na osnovu kojih se može uočiti ulazak u zonu sa povišenim pornim pritiskom mogu se grupisati prema vremenu potrebnom za njihovo otkrivanje u dve osnovne grupe: - Parametri za koje je potrebno izvesno vreme da bi se uočili - Parametri koji se odmah uočavaju Iako gustina lapora, oblik, veličina i količina nabušenih čestica, gas u isplaci, temperatura protoka i hloridi u isplaci predstavljaju veoma dobre indikatore povišenog pornog pritiska, loša im je strana što se mogu dobiti tek više sati nakon obavljenog bušenja. Ovo se ne odnosi na mehaničku brzinu bušenja, koja daje odmah indikativne podatke. Navedene grupe parametara na osnovu kojih se može uočiti ulazak u zonu povišenog pornog pritiska prikazane su u tabeli 6.3.

Odmah uočeni Uočeni nakon izvesnog vremena

Parametribušenja

Karakteristike kod

Parametribušenja

Karakteristike kod

NormalnogpP

PovišenogpP

NormalnogpP

PovišenogpP

mehanička brzina bušenja

opada raste gustina lapora raste opada

obrušavanjebušotine, nateg

alata

 

raste oblik čestica

 oštre,

izdužene

torzija na dletu 

povećava se veličina čestica 

povećavaju se

protok isplake na izlivnoj cevi

 

povećava se

količina nabušenih

čestica

 

povećava se

zapremina u isplačnim bazenima

 

raste

gas kod dodavanja

komada

 

raste

      gas kod manevra

 raste

      temperatura protoka ispl.

 raste

     hloridi u isplaci

 povećava se

Parametri bušenja na osnovu kojih se može uočiti ulazak u zonu sa povišenim pornim pritiskom

“d-eksponent” Pod uslovom da se buši kroz istu formaciju, mehanička brzina opada sa porastom dubine formirajući liniju normalnog trenda; Neposredno iznad tranzitne zone, u sedimentima koji imaju ekstremno nisku propusnost i praktično predstavljaju zonu zaptivanja oko povišenog pornog pritiska, mehanička brzina se smanjuje ispod linije normalnog trenda; Daljim bušenjem, tj. ulaskom u tranzitnu zonu dolazi do povećanja mehaničke brzine bušenja i njenog znatnog porasta u zoni povišenog pornog pritiska; Sve jednačine bušenja imaju zajednički cilj da definišu uticaj promenljivih faktora na mehaničku brzinu bušenja; Još 50-tih godina utvrđeno je da mehanička brzina bušenja zavisi od difrencijalnog pritiska isplake, tj.da isti povećava otpornost formacije na bušenje mehanizmom zadržavanja nabušenih čestica na dnu bušotine, čime se smanjuje efikasnost dleta; Međutim, ova relacija nije bila potpuno jasna dok «Jordan» i «Shirley» nisu razvili teoriju «d-eksponenta»;

U cilju definisanja matematičkog modela procesa bušenja, «Bingham» je koristio sledeću jednačinu:

d

d

dfm D

FnKv

210937,3

Pri pokušaju da normalizuje efekat promene opterećenja na dleto, brzine obrtanja i prečnika dleta na mehaničku brzinu bušenja, «Jordan» i «Shirley» su našli korelaciju između vrednosti «d» i diferencijalnog pritska, tako da su jednačinu bušenja rešili po «d-eksponentu»:

d

d

m

D

Fn

v

d

2

exp

10937,3log58,1

log26,1

gde su: vm - mehanička brzina bušenja (m/čas)

Kf - koeficijenat bušivosti za iste formacije (m/čas)

n - broj brtaja dleta (o/min) Fd - opterećenje na dleto (10kN)

Dd - prečnik dleta (mm)

d - eksponent

Jednačina “d-eksponenta” može se primeniti za otkrivanje tranzitne zone, tj. prelaza sa normalnog na povišeni porni pritisak pod uslovom da se gustina fluida za bušenje održava na konstantnoj vrednosti; Dokazano je da ukoliko se “dexp”

proračunava u intervalima lapora, i njegova vrednost nanese u odnosu sa dubinom na dijagram, rezultantni grafik će imati opšti trend prave linije pod uslovom da su formacije pod normalnim pornim pritiskom;

U tim formacijama vrednost “dexp” ima tendenciju porasta sa dubinom; Ulaskom u formacije sa povišenim pornim pritiskom dolazi do odstupanja od normalnog trenda, tj. do smanjenja “dexp”, što je prikazano na slici; “Rehm” i “McClendon” uneli korekciju koja se ogleda u tome da se eliminiše efekat promene gustine isplake uvođenjem modifikovanog “dmod – eksponenta”

jednačinom:

is

ndd

expmod

gde su:dmod - korigovani “dexp” za gustinu isplake

dexp - vrednosti po “Jordan” i “Shirley”-u

- ekvivalentna gustina isplake za normalni porni pritisak - gustina isplake tokom bušenja

n

is

n

“dexp” i modifikovani d-eksponent (dmod) primenjuju se pri kvantitativnom

definisanju povišenog pornog pritiska, tako što se njihove vrednosti očitavaju na dubini interesovanja sa ekstrapolirane linije normalnog trenda sa grafika modifikovanog “dmod” eksponenta;

Porni pritisak (pp) povezan je sa odstupanjem od linije normalnog trenda relacijom i izračunava se sledećom jednačinom:

modexp / ddn

2,1

mod

exp

d

dpSSp n

pnP

gde su: ppn - normalni porni pritisak

- očekivani “d-eksponent” sa linije normalnog trenda dmod - očitana vrednost sa krive modifikovanog “d-eksponenta” na dubini interesovanja

nd exp

AGIP-“Sigma-log” Pored praćenja “d-eksponenta” tokom bušenja često se primenjuje i metoda “Sigma-log-AGIP”; Metoda AGIP-”Sigma log” za otkrivanje zona sa povišenim pornim pritiskom i njeno kvantitativno određivanje, definiše odnos između

parametara čvrstoće stena i gradijenta pornog pritiska formacija;

To je grafički prikaz parametara čvrstoće stena sa dubinom, a daje trenutne

informacije o zonama sa povišenim pritiscima, rasedima i diskordancijama; “Sigma-log” se zasniva na teoriji da se čvrstoća stena povećava sa dubinom i da negativno odstupanje od linije normalnog trenda čvrstoće upućuje na povećanje poroznosti, tj. na povišeni porni pritisak u stenama, sledečim opštim jednačinama:

t

n

t

n

t

n

ispmd

dt p

vD

nF

2

1

25,0

25,05,0

tn

- ukupna čvarstoća stene

- referentna čvrstoća stene, tj. trend normalne kompakcije

PRITISCI FRAKTURIRANJA

(LOMA) FORMACIJA Ulaskom u zone sa povišenim pornim pritiskom gustina isplake za bušenje mora se povećati, tako da ukupni pritisak stuba isplake bude veći od pornog pritiska u nabušenoj formaciji; Time se sprečava dotok fluida iz formacije u kanal bušotine; Pritisak od stuba isplake mora biti ispod pritiska koji može da izazove frakture, tj. lom plićih, relativno slabijih formacija neposredno ispod pete ugrađenih zaštitnih cevi. Poznavanje pritiska pri kojem dolazi do frakturiranja (loma) sedimenata “pfr” na

svim dubinama u bušotini je jedan od osnovnih elemenata za planiranje racionalne konstrukcije naftnih, gasnih i geotermalnih bušotina sa stanovišta ugradnje zaštitnih cevi i uspešnu kontrolu dotoka slojnog fluida u kanal bušotine;Hidrauličko frakturiranje je kompleksan fenomen pri kome je prvenstveno neophodno da pritisak stuba isplake dostigne i za malo pređe porni pritisak, kako bi isplaka penetrirala u porni prostor matriksa; Dalji porast pritiska stuba isplake izaziva sabijanje matriksa; Sabijanje matriksa je najveće u smeru minimalnog naprezanja; Kada pritisak isplake prevaziđe vrednost minimalnog naprezanja matriksa i pornog pritiska, dolazi do frakture (loma) matriksa i fraktura se širi normalno na najmanje glavno naprezanje;

Izračunavanje pritiska frakturiranja Da bi se sprečila fraktura formacije usled delovanja pritiska stuba isplake, mora biti zadovoljen uslov:

pis pp min

gde su: pis - pritisak stuba isplake

- glavno minimalno naprezanje matriksa stene. U tektonski neporemećenim sedimentima smatra se da je to glavno horizontalno naprezanje i da je pp - porni priitisak

min

h min

Tehnika za kvantitativno definisanje pritiska frakturiranja formacija uključuje sledeće metode:

Metodu predviđanja Potvrdnu metodu

Metoda predviđanja

Konstrukcija zaštitnih cevi u bušotini zasniva se na pritiscima frakturiranja koji su kvantitativno definisani metodom predviđanja;

Za kvantitativno definisanje pritiska frakturiranja metodom predviđanja, koriste se empirijske jednačine i korelacije.

Kako je pritisak frakturiranja uvek veći od pornog pritiska, pre primene tih empirijskih jednačina neophodno je prethodno kvantitativno definisati porni pritisak.

Uobičajene jednačine i korelacije koje se primenjuju za kvantitativno definisanje pritiska frakturiranja uključuju:

“Hubber” i “Willis” jednačinu “Metthews” i “Kelly” korelaciju “Ben Eaton” korelaciju

“Hubber” i “Willis” jednačina“Hubbert” i “Willis” postavili su fundamentalne principe koji su još u primeni kao što je: • Minimalni pritisak u bušotini neophodan za stvaranje frakture, prikazan je kao potrebni pritisak za savlađivanje minimalnog glavnog naprezanja matriksa, dat jednačinom: • Horizontalno naprezanje matriksa predstavlja minimalno naprezanje;• Minimalno naprezanje matriksa u plitkim sedimentima približno iznosi jednu trećinu od vertikalnog naprezanja matriksa koje je rezultat delovanja geostatičkog pritiska, prema jednačini:

pf pp min

vh 3

1min

Definisanjem vertikalnog naprezanja matriksa ( ), jednačinom: v Pv pS

dobija se pritisak, odnosno gradijent frakturiranja «Hubbert» i «Willis»-ovom jednačinom izražen:

3

2

3

)( pSfp

pf

GGGp

pSp

gde su:Gf - gradijent frakturiranja stena (bar/m)

GS - gradijent geostatičkog pritiska za koga autori smatraju da je ujednačen celom

dužinom kanala bušotine (GS = const) i da iznosi 0,2262 bar/m (2,3 kg/dm3)

Gp - gradijent pornog pritiska (bar/m)

“Metthews” i “Kelly” korelaciju“Matthews” i “Kelly” takode smatraju da je vertikalnog naprezanja matriksa ( ), definisano jednačinom:

Pv pS v“Matthews” i “Kelly” zamenili su usvojenu pretpostavku, datu od autora “Hubbert” i “Willis”-a, da minimalno naprezanje matriksa iznosi jednu trećinu od vertikalnog naprezanja, sledećim izrazom:

vh k min

gde je “k” koeficijenat naprezanja matriksa definisan iskustveno za određene lokalitete sa normalnim pornim pritiskom, a takođe su sačinili dijagrame za praktičnu upotrebu. Autori takode smatraju da je gradijent geostatičkog pritiska ujednačen celom dužinom kanala bušotine (Gs = const) i da iznosi 0,2262 bar/m (2,3 kg/dm3);Nakon određivanja koeficijenta naprezanja matriksa (k) iz korelacionih krivih, pritisak i gradijent pritiska frakturiranja proračunava se jednačinama:

pppf ppSkpp )(min ppsf GGGkG

Korelacija “Ben Eaton”“Ben Eaton” takođe smatra da je minimalni pritisak u bušotini neophodan za stvaranje frakture, prikazan jednačinom: pf pp min“Ben Eaton” korelacija podrazumeva da je odnos između minimalnog, tj. horizontalnog i vertikalnog naprezanja matriksa dat jednačinom:

Autor smatra da su “Poisson”- ov odnos i gradijent geostatičkog pritiska promenljivi sa dubinom; Vrednosti za “Poisson”-ov odnos ( ) i gradijente geostatičkog pritiska (GS),

potrebnih za kvantitativno definisanje gradijenta pritiska frakturiranja, određuju se za pojedine lokalitete i neki od rezultata korelacija prikazani su na slikama.

pvh pS

11min

Konačni oblik jednačine za gradijent pritiska frakturiranja po “Ben Eaton” korelaciji glasi:

ppSfppf GGGGppSp

1;

1

Mora se naznačiti da je od svih metoda predviđanja najviše u upotrebi “Ben Eaton” korelacija koja daje i približno najtačnije rezultate.

Potvrdna metoda “Leak-Off Test- LOT”

Nakon ugradnje i cementacije zaštitnih cev obavlja se test propuštanja stenske mase, pod nazivom “Leak-Off Test- LOT”;To je test pritiska na kome dolazi do prodora isplake u sloj, tj. formaciju, ali ne i do loma tj. frakture formacije. “LOT” se obavlja, prvenstveno, u cilju potvrde pritiska frakturiranja neposredno ispod pete ugrađenih zaštitnih cevi definisanih prethodno metodom predviđanja;“LOT” se, takođe, može izvesti i u toku bušenja kanala bušotine radi provere pritisaka frakturiranja izbušene stenske mase;

Generalni postupak za ovu metodu je da se zatvorisigurnosni uređaj oko bušaćih šipki na ustima bušotine (preventer-BOP) i da se postepeno kroz bušaće šipke, isplačnom pumpom ili cementacionim agregatom, nanosi pritisak u zatvoreni sistem, sve dok formacija ispod pete zaštitnih cevi ne počne da prima isplaku; Pritisak primanja formacije (“Leak-off” pritisak) plus pritisak stuba isplake koristi se za kvantitativno definisanja pritiska frakturiranja:

FIT (Formation Integrity Test)

Gradijent pritiska frakturiranja izražen u ekvivalentnoj gustini isplake (EGI) dobija

se sledećom jednačinom: 3/0981,0

dmkgZ

pEGIG

k

LOTisf

- gustina isplake u bušotini (kg/dm3)pLOT - ostvareni pritisak pumpanja na površini, tj. pritisak LOT-a (bar) Zk - vertikalna dubina ugranje pete kolone zaštitnih cevi (m)

is

U praktičnom izveštaju sa bušaćih postrojenja, gradijent pritiska frakturiranja (Gf ) se izražava u ekvivalentnboj gustini siplake (EGI).

Na bušotinama gde su projektovane male gustine isplake (1,05-1,15 kg/dm3), često se obavlja operacija nazvana: FIT (Formation Integrity Test);

Za razliku od LOT-a, test pritiska se ne obavlja do pritiska na kome dolazi do

prodora isplake u sloj;

Unapred se odredi do koje će se vrednosti ekvivalentne gustine isplake (EGI = 1,40 –

1,60 kg/dm3) nanositi pritisak pumpanja u zatvoreni sistem, prema jednačini:

pip - potrebni pritisak pumpanja na površini (bar)

)(0981,0 barZEGIp kisip

CBT (Cement Bond Test)

Pre izlaska iz cementnog kamena ispod pete ugrađene kolone, često se

primenjuje tkz. CBT (Cement Bond Test);

Test se vrši u cilju provere propusnosti cementnog kamena;

Kao i kod postupka za određivanje FIT(Formation Integrity Test),

unapred se odredi do koje će se vrednosti ekvivalentne gustine isplake

(EGI = 1,80-2,10 kg/dm3) nanositi pritisak u zatvoreni sistem, prema

prethodnoj jednačini:

)(0981,0 barZEGIp kisip

UZROCI NASTANKA I POJAVE KOJE PRETHODE ERUPCIJAMA

“KICK”, tj. dotok, prelivanje ili kontrolisana erupcija. To je stanje u bušotini kada je slojni (porni) pritisak veći od hidrostatičkog pritiska isplake, pri čemu slojni fluid dotiće u kanal bušotine. Zatvarenjem odmah ušća bušotine “kick” je pod kontrolom;

“BLOWOUT”, ili nekontrolisana erupcija je nekontrolisani dotok fluida iz sloja u bušotinu.

Razumevanje uzroka nastanka erupcija zahteva razjašnjenje dva osnovna

pojma:

U slučaju dotoka fluida (“kick”) dalja kontrola je moguća ukoliko se on što

ranije otkrije čime se količina doteklog fluida zadražava na najmanjoj meri;

Što je veća kojičina doteklog fluida to je teže ponovo staviti bušotinu pod

kontrolu:

“Kick” nije nekontrolisana erupcija, ali je bitno naznačiti da može postati.

UZROCI NASTANKA ERUPCIJA

Propust u održavanju punog nivoa isplake u bušotini Gubitak cirkulacije Gasificirana (zaplinjena ) isplaka Nedovoljna gustina isplake-povišeni porni pritisak

Statističke analize erupcija (“kick”) u toku izrade bušotina ukazuju da se

ove dešavaju kod sledećih operacija:•Kod manevra bušaćim alatom, kada se u bušotini ne održava

puni nivo isplake(44%)

•U toku bušenja (41%)

•Kod zaglave alata (9%)

•Pri ostalim operacijama (6%)

Najčešći uzroci nastanka erupcija (“kick”) su:

Propust u održavanju punog nivoa isplake u bušotini

• Klipovanje bušotine

Kod manevra alatom nivo u bušotini opada u zavisnosti od zapremine isplake koju

istisne metal izvađenog bušaćeg alata;

Nedopunjavanjem bušotine ostvaruje se uslov da slojini pritisak bude veći od

pritiska stuba preostale isplake, tj. da nastaje dotok (“kick”);

SPREČAVANJE DOTOKA:

- Izračunavanje pada nivoa isplake u bušotini

- Merenje potrebne zapremine isplake za dopunjavanje

Klipovanje bušotine nastaje pri vađenju alata, čime se ostvaruje negativni pritisak

hidrostatički, a samim tim i redukcija pritiska na dno bušotine;

Glavni uzroci za klipovanje bušotine su:

- Brzina vađenja alata

- Karakteristike isplake,od kojih su najbitnije granica tečenja i jačine gelova

- Geometrija bušotine

- Oblepljivanje bušaćeg alata (dleta, stabilizatora i teških šipki)

• Mokro vađenje alata

Klipovanje bušotine može se prepoznati na osnovu sledećih indikacija:

- Povećanje težine alata

- Isticanje isplake na izlaznoj cevi tokom vađenja alata

- Dopunjavanje bušotine smanjenom količinom isplake

SPREČAVANJE DOTOKA:

- Prekinuti sa vađenjem i ponovo sići na dno bušotine

- Pojačati kapacitet ispiranja i obraditi isplaku, tj. smanjiti garnicu tečenja i gelove

- Minimalnom brzinom izvesti ponovno vađenje

Klipovanje bušotine može se ostvariti u bilo kojoj poziciji u “open hole” ispod dleta

Neujednačenost gustine isplake, tj. veća gustina u međuprostoru nego u bušaćim

šipkama, izaziva prelivanje isplake preko bušaćih šipki;

Kod bušenja na balnsu može se ostvariti uslov da nivo u bušotini dovoljno opadne,

tako da je porni pritiska veći od pritiska stuba isplake čime nastaje dotok (“kick”);

SPREČAVANJE DOTOKA:

- Prekinuti sa vađenjem i u cirkulaciji izjednačiti gustinu isplake

Gubitak cirkulacijeGubitkom cirkulacije na površini nivo u bušotini opada;

Ako se gubitak cirkulacije ne uoči na vreme, usled smanjenja stuba, tj.

pritiska isplake, fluid iz sloja može ući u bušotinu i dobija se dotok

(“kick”).

SPREČAVANJE DOTOKA:

- Prekinuti bušenje i uz dopunjavanje kroz međuprostor povući alat

u petu zaštitne kolone;

- Ukoliko se ne dobije nivo na površini, sa dopunjavanjem

isplakom, treba pokušati dopuniti međuprostor sa tačno

izmerenom zapreminom vode;

- Ako se tokom vađenja alata dobije dotok slojnog fluida (“kick”)

prekinuti vađenje i alat spustiti, ako je to moguće, što dublje u

bušotinu.

Gasificirana (zaplinjena ) isplaka• Pri bušenju kroz formacije sa gasovitim slojnim fluidom

Bušenjem gasnih slojeva velikom mehaničkom brzinom bušenja, posebno sa velikim prečnikom, dobija se znatna količina gasa koja se na svom putu ka površini širi ( p x V= cost );

Na malim dubinama, tj. blizu površine, isplaka sa nabušenim gasom ostvaruje

manji nadpritisak od čiste isplake, što se često manifestuje iluzijom da je

bušotina proradila;

Ova pojava predstavlja samo ekspanziju gasnog čepa na površini koja ne

može da izazove dotok, jer je ukupno smanjenje pritiska stuba isplake na dno

bušotine malih vrednosti;

Ako se ta gasificirana isplaka ponovo pumpa u bušotinu, ostvaruje se

značajna redukcija pritiska stuba isplake na dno i moguć je dotok.

Smanjenje pritiska na dnoSmanjenje pritiska na dnu bušotine od stuba gasificirane isplake je malih vrednosti i

može se približno odrediti jednačinom: pisg

isgisg pp log3,2

- smanjenje pritiska stuba isplake zbog gasificiranja (bar)

- gustina isplake tokom bušenja (kg/dm3)

- gustina gasificirane isplake na površini (kg/dm3)

pp - porni pritisak na dnu bušotine (bar)

SPREČAVANJE DOTOKA:

- Pri pojavi gasificirane isplake na površini pogrešno je odmah otežavati isplaku ili

zatvarati BOP, ali je obavezno uključiti degazator i pratiti bušotinu;

- U svakom slučaju, kod bušenja gasnih formacija, pri pojavi veće količine gasa ili u

slučaju tzv. “drilling break” (propadanje dleta) neophodno je stati sa daljim

bušenjem, uključiti degazator i pre otežavanja isplake iscirkulisati gas, uz

neprekidno osmatranje indikacija dotoka;

- Ako nakon izbacivanja čepa bušotina miruje, nastaviti normalno radove.

is

isg

gp

• Difuzija gasa iz gasovitih formacijaKod dužih prekida radova, posebno u uslovima granične hidrostatičke ravnoteže,

odvija se proces difuzije gasa iz gasnih formacija u stub isplake;

Količina gasa koja prodifuzuje u toku vremena može se orijentaciono izraziti

jednačinom: dtd

dFDdQ

x

c

dQ – količina gasa koja prodifuzira u bušotinu tokom vremena t

D - koeficijenat difuzije

F - površina kroz koju se obavlja difuzija

dc/dx- gradijent koncentracije

Uspostavljanjem cirkulacije, difuzijom stvoreni čep gazificirane isplake podiže se u područje manjih hidrostatičkih pritisaka, gde se zapremina gasa povećava; To ponašanje je veoma slično kao i kod pojave gasnog čepa pri bušenju;

SPREČAVANJE DOTOKA: - Kod dužih prekida radova povremeno silaziti sa alatom do dna bušotine u cilju

uspostavljanja cirkulacije i otklanjanja gasnog čepa.

Nedovoljna gustina isplake-povišeni porni pritisak

Bušenjem produktivnih formacija dešava se da je gustina isplake nedovoljna da kontroliše porni pritisak;Takvi slojni pritisci definišu se kao povišeni porni pritisci i oni su uzrok dotoka slojnog fluida u kanal bušotine;Postoji nekoliko načina da se definiše ulazak u zonu sa povišenim pornim pritiskom, od koji su uobičajeni već prikazani. SPREČAVANJE DOTOKA: - Podići gustinu isplake za oko 0,06 kg/dm3, veću vrednost od izračunatih povišenih pornih pritisaka.

Podizanje gustine isplake zahteva kompleksna razmatranja stanja kanala bušotine, jer velika gustina isplake ostvaruje sledeće negativne efekte: - Frakturiranje, lom formacije; - Zaglavu bušaćeg alata usled diferencijalnog pritiska; - Smanjenje mehaničke brzine bušenja.

POJAVE KOJE PRETHODE ERUPCIJAMA

• Povećanje protoka isplake na izlivnoj cevi

• Porast nivoa isplake u isplačnim bazenima

• Isticanje isplake na izlivnoj cevi po prestanku rada isplačne pumpe

• Pad pritiska i porast broja hodova na isplačnoj pumpi

• Neadekvatno, smanjeno, dopunjavanje bušotine

• Povečanje težine bušaćeg alata

• Naglo povećanje mehaničke brzine bušenja

• Izmena sadržaja gasa u isplaci

• Prisustvo vode u isplaci

• Prisustvo nafte u isplaci

Povećanje protoka isplake na izlivnoj cevi

Porast nivoa isplake u isplačnim bazenima

Povećanje protoka isplake na izlivnoj cevi, u toku bušenja pri konstantnom

kapacitetu ispiranja, znači da slojni fluid ulazi u bušotinu i potpomaže povratno

tečenje isplake.

UOČAVANJE POJAVE:

- Meračima protoka isplake

- Vizuelnim posmatranjem protoka isplake, a posebno pri povlačenju radne

šipke radi dodavanja komada

Ako izlazi veća količina isplake nego što se upumpava u bušotinu doći će do porasta

nivoa u isplačnim bazenima;

Razlog za porast nivoa u isplačnim bazenima je dotok fluida “kick” u bušotinu.

UOČAVANJE POJAVE:

- Meračima nivoa u isplačnim bazenima

- Neprekidnom vizuelnom kontrolom nivoa isplake u bazenima

Isticanje isplake na izlivnoj cevi po prestanku rada isplačne pumpe

Pad pritiska i porast broja hodova na pumpi

Prekidom rada isplačne pumpe, isticanje isplake na izlivnoj cevi mora nakon nekoliko desetina sekundi prestati;Ako je isplaka u bušaćim šipkama teža nego u međuprostoru, isticanje iz bušotine se nastavlja, ali sve slabijim intenzitetom do uravnoteženja hidrostatičkih pritisak u šipkama i međuprostoru;Dotok fluida u bušotinu “kick” veoma je lako uočiti, jer se u tom slučaju isticanje isplake na izlivnoj cevi pojačava. UOČAVANJE POJAVE: - Meračima protoka izlazne isplake - Vizuelnom kontrolom isticanja isplake na izlivnoj cevi nakon prestanka rada pumpe

Doticanjem fluida u bušotinu isplaka u međuprostoru se olakšava;

To omogućuje “padanje” teže isplake u bušaćim šipkama, čime se olakšava rad pumpe, a što se

manifestuje padom pritiska i porastom broja hodova pri konstantnoj snazi isplačne pumpe;

Pad pritiska na pumpi ne znaći i obavezno dotok fluida (javlja se i kao posledica drugih uzroka:

kvar na pumpi; rupa u bušaćem alatu; isprane mlaznice; gubitak cirkulacije i dr.), ali je u

takvim slučajevima neophodno naći uzrok za ovu pojavu.

UOČAVANJE POJAVE:

- Vizuelnim praćenjem rada isplačne pumpe

Neadekvatno, smanjeno, dopunjavanje bušotine

Povečanje težine bušaćeg alata

Ako se bušotina u toku vađenja alata dopuni manjom zapreminom isplake od

izračunate, može se pretpostaviti da je slojni fluid ušao u bušotinu;

U tom slučaju isplaka ne mora obavezno prelivati preko izlivne cevi, jer je tada,

možda, pritisak stuba isplake dovoljan da drži u ravnoteži slojni pritisak, ali su

odmah neophodne korektivne akcije kao što su: prekid vađenja alata, uspostavljenje

cirkulacije isplakom i spuštanje alata na dno bušotine.

UOČAVANJE POJAVE:

- Vizuelna kontrola dopunjavanja bušotine sa upoređivanjem potrebne izračunate

količine sa stvarnom količinom isplake koja se utroši na dopunjavanje.

Dotok fluida u bušotinu olakšava isplaku u međuprostoru, čime se smanjuje efekat

potiska na bušaći alat;

Smanjenjem efekta potiska na indikatoru težine dolazi do povećanja težine alata

UOČAVANJE POJAVE:

- Vizuelnim praćenjem povećanja težine na indikatoru težine.

Naglo povećanje mehaničke brzine bušenja

Povećanje mehaničke brzine bušenja je uobičajena pojava kod izmene formacija,

naprimer iz lapora u peščare;

Povečanje mehaničke brzine bušenja može biti indikacija za ulazak u ponišeni porni

pritisak, ali ne predstavlja pojavu koja neposredno prethodi nastanku dotoka “kick”;

Naglo povećanje mehaničke brzine bušenja, tj. propadanje dleta “drilling break”, je

neposredna pojava koja prethodi nastanku dotoka “kick”-a;

U takvom slučaju je neophodno stati sa bušenjem, tj. prekinuti dalje bušenje,

isključiti pumpu i proveriti prelivanje isplake iz bušotine.Količina fluida koja ulazi u bušotinu ( Q ) u direktnoj je zavisnosti od dužine otvorenog

produktivnog intervala intervala ( L ), pod uslovom da pritisak stuba isplake nije dovoljan

da drži u ravnoteži slojni (porni) pritisak, a što se vidi iz Darsijeve jednačine:

we RR

LpKQ

/ln

K – propusnost; - direnecijalni pritisak; L – dužina otvorenog intervala; - viskozitet; Re- poluprečnik bušotine; Rw – poluprečnik crpljenja, tj. drenaže

UOČAVANJE POJAVE:

- Praćenje mehaničke brzine bušenja

p

Izmena sadržaja gasa u isplaciBušenjem formacija koje sadrže gas, on se oslobađa ispod zuba dleta i ulazi u

isplaku;

Ako je količina gasa dovoljna da smanji gustinu isplake, gas će biti detektovan na

površini pomoću gas detektora,

Gas u bušotinu može ući za vreme dodavanja bušaće šipke pri bušenju (“Connetions

gas”) ili prilikom vađenja bušaćeg alata (“Trip gas”);

Povećanje količine gasa kod svakog dodavanja bušaćeg komada ili nakon svakog

manevra alatom je indikator ulaska u zone sa povećanim slojnim (pornim) pritiskom;

Nastavkom daljeg bušenja gas koji se tada pojavljuje naziva se “Background gas”, gas

oslobođen dletom, i ako se relativno velika količina tog gasa održava konstantnom ili

povećava, to može biti rezultat dotoka iz formacije i predstavlja pojavu koja

neposreno prethodi nastanku “kick”-a.

UOČAVANJE POJAVE:

- Kontinuiranim praćenjem sadržaja gasa sa gas detektorom

Prisustvo vode u isplaci

Prisustvo nafte u isplaci

Voda iz sloja može ući u isplaku na istovetan način kao i gas;

Iznošena pumpom, voda na putu do površine ne ekspandira, što znatno olakšava

kasnije radove na ponovnoj kontroli bušotine;

Kako je uobičajeno gustina slojne vode manja od gustine isplake, ona će izazvati

promenu fizićko-hemijskih osobina isplake, tj. smanjiće gustinu isplake i stvoriti

uslove za dotok “kick”.

UOČAVANJE POJAVE:

- Merenje gustine isplake

- Merenje i analiza saliniteta isplake

- Merenje viskoziteta isplake

Nafta u bušotini na putu do površine takođe ne ekspandira, ali je njena gustina manja

od gustine vode, čime se znatno smanjuje gustina isplake i stvara uslov za dotok.

UOČAVANJE POJAVE:

- fluoroscentnom lampom

- gas-hromatografom sa TDS laboratorijom

Preporuke

Povećanje protoka isplake na izlivnoj cevi, porast nivoa isplake u isplačnim bazenima,

isticanje isplake na izlivnoj cevi po prestanku rada pumpe, predstavljaju primarne

pojave koje ukazuju na postojanje dotoka “kick”-a.

- Uočavanjem navedenih pojava bušotina se mora odmah zatvoriti da bi se

sprečio dalji ulazak fluida u bušotinu.

Nagli porast mehaničke brzine bušenja (“drilling break”), neadekvatno dopunjavanje

bušotine, olakšanje bušaćeg alata, pad pritiska i porast broja hodova na pumpi

predstavljaju neposredne indikacije za nastanak dotoka.

- Uočavanjem navedenih indikacija mora se odmah prekinuti operacija koja je

u toku i proveriti da li postoji dotok u bušotinu.

Povećanje mehaničke brzine bušenja, izmena sadržaja gasa u isplaci, prisustvo vode i

nafte u isplaci predstavljaju indikacije ulaska u zonu sa povišenim pornim (slojnim)

pritiskom.

- Uočavanjem ovih indikacija neophodna je maksimalna kontrola u nastavku

radova na izradi bušotine.

ZATVARANJE BUŠOTINE

Postupak zatvaranja bušotine za vreme bušenja

Dotok fluida u bušotinu, “kick” uglavnom se dešava za vreme operacije bušenja ili

manevra alatom;

Zatvaranje bušotine mora se izvesti brzo, efikasno i sigurno da bi se minimizirala

količina doteklog fluida u kanal bušotine.

1. Zadići odmah radnu šipku, tako da je spojnica bušaće šipke iznad vrtačeg stola;

2. Isključiti isplačnu pumpu, ali tek nakon zadizanja radne šipke iznad vrtaćeg

stola. Isplačna pumpa mora da radi u toku zadizanja radne šipke da bi se pomoću

ECT smanjio efekat klipovanja bušotine;

3. Proveriti prelivanje isplake preko izlivne cevi;

4. Zatvoriti anularni preventer (sa gumenim prstenom);

5. Zatvoriti cevni razvodnik za gušenje bušotine “choke manifold” (u daljem tekstu

samo “čok”), ili proveriti da li je “čok” zatvoren.

MEKO ZATVARANJE

Ventil na “čok”-u se otvori pre zatvaranja anularnog preventera.

Nakon zatvaranja anularnog preventera “čok” se polako zatvara. Prednosti mekog zatvaranja su:

- pročiste se vodovi od preventera do “čoka”;

- zadržava se kontrola pritiska na peti kolone.

- minimalizuje se udar na preventerski sklop i zaptivne elemente

- minimalizuje se hidraulični udar i na dno bušotine;

TVRDO ZATVARANJE:

“Čok” je sve vreme zatvoren, tj. pre i nakon zatvaranja preventera. Prednosti tvrdog zatvaranja su:

- brže i jednostavnije zatvaranje;

- minimizuje se količina doteklog fluida u kanal bušotine.

Primenjuju se dva načina zatvaranja bušotine u slučaju da se desi dotok

(“kick”), za vreme bušenja:

- Meko zatvaranje

- Tvrdo zatvaranja

Postupak zatvaranja bušotine u toku manevra

1. Odmah prekinuti manevar alatom i ubaciti prihvatne klinove ispod spojnice najbliže bušaće šipke;

2. Montirati u otvorenom položaju sigurnosni protivpovratni ventil (“inside

preventer”) na bušaće šipke;

3. Zatvoriti “inside preventer”;

4. Zatvoriti anularni preventer;

5. Zatvoriti “čok”, ili proveriti da li je “čok” zatvoren;

6. Navrnuti radnu šipku i pustiti u rad isplačnu pumpu;

7. Cirkulacijom isplake preko isplačne pumpe otvoriti “inside preventer ”.

Ako se dotok uoči kada je alat van bušotine, a to je najčešće posledica nedovoljne pažnje izvođača radova, prvo se zatvara preventer sa ravnim čeljustima, tj. čeljustima punog profila.

Postupak nakon zatvaranja bušotine

Sačekaj 5 do 10 minuta;Očitaj pritisak u bušaćim šipkama ( PBŠZ );Očitaj pritisak ostvaren na ušću bušotine, tj.u

koloni zaštitnih cevi ( PUBZ );Odredi zapreminu dotoka u isplačnim

bazenima;Zabeleži vreme zatvaranja bušotine.

GUŠENJE DOTOKA FLUIDA U BUŠOTINI

Teoretska osnova za kontrolu dotoka (“U”-cev)

U toku gušenja dotoka fluida ukupni pritisak na dno bušotine (BHP), hidrostatički pritisak od stuba isplake i doteklog fluida plus dodatni pritisak na površini mora se održavati konstantnim na nivou jednakom ili nešto većim od slojnog, tj pornog pritiska.

Kontrola dotoka fluida u bušotinu,

zasnovana je na teoriji ravnoteže,

tj. izjednačavanja pritisaka na obe

strane “U” cevi;

Jedna strana “U”-cevi može se poistovetiti sa bušaćim šipkama, a druga strana sa međuprostorom, tj. anularom u bušotini

Jednačina ravnoteže “U” ceviNakon zatvaranja bušotine sistem “U”- cevi je u ravnoteži sledećom

jednačinom:

pisflflflis pZPBŠZLLZPUBZ 0981,00981,0

gde su:

PUBZ - pritisak u međuprostoru (anularu) kod zatvorene bušotine (bar)

- gustina isplake tokom bušenja, tj. za vreme dotoka (kg/dm3)

Z - vertikalna dubina zaleganja produktivnog sloja, tj. vertikalna

dubina bušaćeg alata (m);

Lfl - vertikalna dužina dotoka fluida u međuprostoru kanala bušotine (m)

- gustina doteklog fluida u kanal bušotine (kg/dm3);

PBŠZ - pritisak ostvaren u bušaćim šipkama kod zatvorene bušotine (bar)

pp - porni, tj. slojni pritisak formacije (bar)

is

fl

Određivanje vertikalne dužine dotoka fluida u međuprostoru kanala bušotine

Iz praktičnih razloga dotok fluida, nakon zatvaranja bušotine, tj. na dnu, razmatra se u obliku čepa dužine Lfl i izračunava se primenom sledećih

jednačina: )2......(;

2

3

3

C

CLVLL

C

VL tšd

tšfld

fl

Vd - zapremina dotoka fluida, tj. porast nivoa isplake u isplačnim bazenima (lit);

Ltš - dužina teških šipki (m);

C3 - zapremina međuprostora: teške šipke-kanal bušotine (lit/m); 422

3 10854,7)( tšb ODDC Db – prečnik bušotine, tj. dleta (mm);

ODtš – spoljašnji prečnik teških šipki (mm)

C2 - zapremina međuprostora: bušaće šipke-kanal bušotine (lit/m).

4222 10854,7 bšb ODDC ODbš – spoljašnji prečnik bušaćih šipki (mm)

Jednačina (2) se primenjuje ako je zapremina dotoka tj. porasta vivoa u

isplačnim bazenima (Vd ) veći od zapremine međuprostora: teške šipke-kanal

bušotine (C3 ) .

Određivanje tipa (vrste) dotoka fluidaDotok fluida u bušotinu može biti: gasa, nafta i voda ili bilo koja kombinacija.Tip doteklog fluida određuje se na osnovu njegove gustine, a jednačina za gustinu doteklog fluida dobija se rešavanjem jednačine ravnoteže “U” cevi po :

fl

fl

isfl L

PBŠZPUBZ

0981,0

Određivanje tipa dotoka fluida na osnovu gornje jednačine, je samo orijentaciono, jer prečnik bušotine uobičajeno nije jednak nazivnom, a moguće su i greške pri proceni količine dotoka (porasta nivoa) u isplačnim bazenima; Za izračunate gustine dotoka: - od 0,12 do 0,36 kg/dm3 može se pretpostaviti da je fluid gas; - za 0,36 do 0,60 kg/dm3 pretpostavlja se da je fluid smeša gasa i nafte ili gasa i vode; - za 0,60 do 0,89 kg/dm3 da je fluid nafta ili smeša nafte i vode; - za 1,00 do 1,15 kg/dm3 da je fluid sveža ili slana voda.

Definisanje slojnog (pornog) pritiskaDesna strane jednačine ravnoteže “U” cevi, pod uslovom da je alat na dnu bušotine ili neposredno u blizini produktivnog sloja, predstavlja vrednost slojnog, tj. pornog pritiska (pp ) , a što se može prikazati jednačinom:

pguis pZZPBŠZ 0981,00981,0

gde je: - potrebna gustina isplake za saniranje (gušenje) dotoka fluida u bušotini (kg/dm3)

gu

Rešavanjem gornje jednačine po dobija se jednačina za izračunavanje potrebne gustine isplake za saniranje (gušenje) dotoka fluida u kanalu bušotine, koja glasi:

gu

isgu Z

PBŠZ

0981,0

Postupci pre gušenja dotoka fluida

Oređivanje pritiska pri cirkulaciju sa smanjenim kapacitetom ( PSK )

Neophodni postupci pre gušenja dotoka fluida obuhvataju:

- Proračun pritiska pri cirkulaciju sa smanjenim kapacitetom ( PSK );

- Određivanje pritiska u zatvorenim bušaćim šipkma ( PBŠZ ).

Pritisak koji se ostvari na pumpi kada se normalno buši, tj. kada je kapacitet

ispiranja relativno veliki, ne koristi se pri gušenju dotoka iz sledećih razloga: Pritisak na pumpi pri normalnom bušenju plus pritisak dobijen na bušaćim šipkama kod

dotoka fluida ( PBŠZ ) može prevazići tehničke mogučnosti pumpe;

Svako otvaranje ili prigušenje preko “čoka”, pri primeni kapaciteta ispiranja koji se koristi za

vreme bušenja, može izazvati drastične promene na “čoku” čime se znatno otežava kontrola

dotoka fluida;

Pri velikoj količini cirkulacije, otežavanje isplake, tj. podizanje gustine na vrednost potrebnu

za gušenje dotoka, praktično je teško izvesti na bušećem postrojenju;

Velika količina cirkulacije povećava pad pritiska u anularu, što može dovesti do gubitka

isplake.

U toku bušenja, a pre dotoka fluida,potrebno je, dok je dleto na dnu bušotine,

smanjiti kapacitet ispiranja, tj. smanjiti broj hodova pumpe i taj pritisak zabeležiti

u knjigu vođe smene;

Taj pritisak se naziva “Pritisak pri smanjenom kapacitetu” ( PSK ) , postupak je

sledeći:

Prekinuti bušenje i zadići radnu šipku;

Smanjti kapacitet ispiranja na ½ od cirkulacije za vreme bušenja (oko 300-600 l/min);

Ostvareni pritisak ( PSK ) upisati u knjigu voše smene

Ako se dobije dotok, a da iz bilo kojeg razloga nije prethodno zabeležen pritisak pri

smanjenom kapacitetu ( PSK ), on se može odrediti sledećim postupkom:

Zatvoriti bušotinu i očitati PBŠZ i PBUZ;

Manipulacijom preko “čoka” držati PBUZ na konstantnu vrednost uz istovremeno

lagano uključivanje isplačne pumpe;

Kada se dostigne željeni, smanjeni kapacitet ispiranja sa pumpom, zabeležiti ostvareni

pritisak ( PCP );

Pritisak pri smanjenom kapacitetu ispiranja ( PSK ) dobija se ako se od prethodno

zabeleženog pritiska ( PCP ) oduzme PBŠZ:

PSK = PCP – PBŠZ

Pritisak pri cirkulaciji sa smanjenim kapacitetom ( PSK ) može se približno odrediti i

korišćenjem dijagrama ili iz jednačina:

2

1

2

2

1

2 ;

n

npPSK

Q

QpPSK

pu

pu

PSK - pritisak na pumpi pri smanjenom

kapacitetu (bar);

ppu - pritisak na pumpi pri normalnoj

cirkulaciji (bar);

Q2 - smanjeni kapacitet ispiranja (l/min);

Q1 - normalni kapacitet ispiranja,

tj. za vreme bušenja (l/min);

n2 - smanjeni broj hodova

pumpe (hod/min);

n1 - broj hodova pumpe pri normalnoj

cirkulaciji (hod/min).

Određivanje pritiska u zatvorenim bušaćim šipkama (PBŠZ )

• Zarobljeni pritisak u PBŠZ

Vreme potrebno da se PBŠZ stabilizuje zavisi od propusnosti stena, tipa

dotoka fluida i dubine bušotine;

Porast pritiska koji je rezultat migracije gasa kroz međuprostor, a

predstavlja višak pritiska u odnosu na pritiske koji su u vreme zatvaranja

bušotine bili potrebni da uravnoteže porni pritisak naziva se “Zarobljeni

pritisak” (“trapped pressure”);

Ovaj pritisak daje pogrešne indikacije o veličini pornog pritiska, tako da će

svi proračuni u vezi sa gušenjem fluida u bušotini biti netačni;

Zarobljeni pritisak može biti i rezultat zatvaranja bušotine bez prethodno

potpunog isključenja isplačne pumpe.

Postupak za proveru da li se u bušotini nalazi zarobljeni gas je sledeći:

Na međuprostoru, preko “čoka” ispustiti malu količinu isplake (manje od

150 lit) i ponovo zatvoriti bušotinu, tj. “čok”;

Preporučuje se da se preko “čoka” ispušta od 50-80 litara isplake, ako je to

moguće;

Veća količina ispuštene isplake može dovesti do ponovnog dotoka fluida u

kanal bušotine.

Ako pritisak u bušaćim šipkama ( PBŠZ ) konstantno opada svaki put

kada se isplaka ispusti preko “čoka”, nastaviti sa navedenim postupkom;

Ako se PBŠZ, nakon dva uzastopna ispuštanja preko “čoka” zadržava na

istoj vrednosti, koristiti očitanu vrednost pritiska u zatvorenim bušaćim

šipkama ( PBŠZ ) za dalje gušenje dotoka;

•Određivanje PBŠZ kada je u nizu alata protiv povratni ventil ( P.P.V )

o Ako je poznat pritisak pri smanjenom kapacitetu( PSK )

Protiv povratni ventil ( P.P.V ) je prosti jednosmerni ventil koji sprečava

kretanje isplake i prenošenje pritiska na gore kroz bušaće šipke;

Primenjuju se dve metode za određivanje PBŠZ kada je u nizu alata ugrađen

P.P.V.

Zabelešiti pritisak u međuprostoru ( PUBZ ) i pročitati pritisak pri smanjenom kapacitetu ( PSK ) iz knjige vođe smene; Držati PUBZ na konstantnoj vrednosti otvaranjem i zatvaranjem “čoka” uz istovremeno lagano uključivanje pumpe, sve dok se ne dostigne kapacitet ispiranja zabeležen u knjizi vođe smene; Zabeležiti ostvareni cirkulacioni pritisak ( PCP ); Ostvareni cirkulacioni pritisak pri smanjenom kapacitetu ispiranja ( PCP ) minus pritisak koji je prethodno zabeležen u knjizi voše smene ( PSK ) predstavlja PBŠZ:

PBŠZ = PCP - PSK

o Ako je nije poznat pritisak pri smanjenom kapacitetu ispiranja ( PSK )

Zatvoriti vodove do isplačne pumpe;

Preko potisnog voda spojiti cementacioni agregat (odnosno pumpu

koja može da daje male kapacitete ispiranja i velike pritiske);

Ispuniti potisni vod i isplačno crevo isplakom, jer će i najmanja

količina vazduha dati pogrešne rezultate;

Nastaviti sa potiskivanjem isplake, pratiti porast pritiska i zabeležiti

pritisak na kojem isplaka prvi put počinje da se pokreće;

Iplaka kao tečni fluid je praktično nestišljiva, tako da se ne kreće sve

dok ne prevaziđe pritisak dotoka ispod P.P.V;

Pritisak na kojem dolazi prvi put do kretanja isplake je pritisak u

zatvorenim bušaćim šipkama ( PBŠZ ).

Generalno ponašanje PUBZ u zavisnosti od veličinu dotoka fluida

PUBZ zavisi od pravovremenog zatvaranja bušotine; PUBZ zavisi i od karakteristika sloja (permeabilnosti i propusnosti sloja); PUBZ je niži ako je u bušotinu ušla voda ili nafta, a veći ako je u bušotinu

ušao gas;

PUBZ zavisi od primenjene metode za gušenje bušotine;

Veća zapremina prstenastog prostora daje niži PUBZ: Prisak u 7” koloni sa bušaćim šipkama 3 ½” je dva puta veći puta nego pri istoj zapremini dotoka u koloni 13 3/8” sa bušaćim šipkama 5”); Sa povečanjem slojnog pritiska povečava se i PUBZ:

Slojni pritisak (bar) Pitisak na ušću bušotine PUBZ (bar) za kolone

13 3/8” 9 5/8” 8 5/8”

210 28 39 45

490 35 50 57Napomena: Orijentaciono za dotok od 1,5 m3 , za veće dotoke potrebno ga

pomnožiti sa odgovarajućim faktorom datim na sldećem slajdu:

Zapremina dotoka m3 Faktor povečanja sa kojim se množi

1,5 1

3 1,4

6,5 2

9,5 2,5

13 2,8

16 3

19 3,5

24 4

Napomena: Ostvareni pritisak na ušću bušotine PUBZ množi se sa

faktorom u zavisnosti od količine dotoka i dobija se

orijentacioni slojni pritisak

METODE GUŠENJA DOTOKA KADA JE DLETO NA DNU BUŠOTINE

METODA “ČEKAJ I OTEŽAVAJ”METODA “VOĐE SMENE”;METODA “CIRKULIŠI I OTEŽAVAJ”

Praksa uglavnom poznaje tri metode za gušenje dotoka fluida u bušotinu

kada je dleto na dnu ili blizu dna bušotine;

Sve tri metode baziraju se na istom principu, tj. na kontroli pornog pritiska

preko pritisaka u zatvorenim bušaćim šipkama ( PBŠZ );

Te metode su:

Zajednički postupci za sve tri metodeOve metode daju rezultat samo ako je bušaći alat na dnu bušotine ili neposredno u blizini produktivnog sloja;Alat visoko iznad produktivne zone radove na gušenju bušotine čini veoma složenim, sa realnom mogućnošću da se izazove fraktura formacije u nezacevljenom delu kanala bušotine i dobije podzemna erupcija;Kod ovih metoda, kritična tačka je ulazak gasnog fluida u petu kolone, jer tada postoji opasnost od frakture formacije neposredno ispod zaštitnih cevi; Nakon zatvaranja bušotine i stabilizacije pritisaka (5-15 minuta), očitaju se i zabeleže pritisci ostvareni na bušaćim šipkama ( PBŠZ ), međuprostoru (PUBZ) i porast zapremine u isplačnim bazenima ( Vd );Na osnovu pritiska ostvarenog u bušaćim šipkama ( PBŠZ ), izračuna se potrebna gustina isplake za gušenje dotoka fluida ( );Proveri se reakcija bušotine na eventualno “zarobljeni pritisak” Definiše se pritisak isplačne pumpe pri smanjenom kapacitetu ispiranja (PSK). Taj pritisak se određuje u toku bušenja, pre dotoka, tako što se kapacitet ispiranja, uobičajeno, smanji na ½ od kapaciteta ispiranja tokom bušenja, ili već prikazanim jednačinama.

gu

METODA “ČEKAJ I OTEŽAVAJ”Nakon zatvaranja bušotine isplaka, u isplačnim bazenima na površini, se otežana do potrebne gustine za gušenje dotoka;Sa tako otežanom isplakom bušotina se u jednoj cirkulaciji uguši;Ova metoda se još naziva i “inženjerska metoda” ili metoda “jedne cirkulacije”; Otežana isplaka upumpava se u bušaće šipke tako da početni cirkulacioni pritisak ( PCP ), pri konstantnom kapacitetu, opada kako otežana isplaka ispunjava bušaće šipke; Kada otežana isplaka dostigne dleto, tj. dno bušotine, a pod uslovom da je ona tačno izračunata, PBŠZ mora iznositi 0 bar. To znaći da je bušotina na strani bušaćih šipki ugušena; Nastavak cirkulacije, tj. kretanje isplake od dleta ka površini, obavlja se istim kapacitetom i pritiskom koji je dobijen nakon što je otežana isplaka dostigla dleto, tj. dno bušotine;Taj pritisak se naziva konačni cirkulacioni pritisak ( KCP ) i njime se ispuni međuprostor od dleta do površine otežanom isplakom, nakon čega je bušotina ugušena.

Ispunjavanje obrazaca i dijagramaPraktični rad na gušenju dotoka fluida metodom “Čekaj i otežavaj”

preporučuje ispunjavanje obrazaca i dijagrama sa sledećim podacima:

Prethodno izračunati potrebni kapacitet ispiranja i broj hodova pumpe da

bi se ispunile bušaće šipke od površine do dleta i međuprostor od dleta do

površine sa potrebnom gustinom isplake;

Izračunati početni cirkulacioni pritisak ( PCP ): PCP = PSK + PBŠZ (bar);

Izračunati konačni cirkulacioni pritisak ( KCP ):

barPSKKCPis

gu

PSK - pritisak pri smanjenom kapacitetu, tj. smanjenom broju hodova

pumpe;

- gustina isplake potrebna za gušenje dotoka u bušotini (kg/dm3)

- gustina isplake u bušaćim šipkama pre dotoka fluida u bušotinu (kg/dm3)

gu

is

Na dijagramu ucrtati, koristeći horizontalnu osu, potreban broj hodova

pumpe, potrebno vreme i zapreminu isplake da bi se ispunio bušaći alat

(bušaće šipke i teške šipke) od površine do dleta sa otežanom isplakom;

Na istom dijagramu, na vertikalnoj osi sa leve strane, naneti vrednost za

početni cirkulacioni pritisak ( PCP ) iznad vrednosti za start pumpe (nula

hodova), a krajnji cirkulacioni pritisak ( KCP ) na desnu stranu iznad

sumarnog broja hodova pumpe koji je potreban da se bušaći alat ispuni sa

otežanom isplakom;

Prva linija koja povezuje ove dve tačke pokazuje pritisak koji treba

održavati u bušaćim šipkma za vreme upumpavanja otežane isplake od

površine do dleta;

Kako se za vreme celokupne operacije ugušivanja dotoka primenjuje

konstantni broj hodova na pumpi, tj. konstantni kapacitet ispiranja,

pritisak određen pravom linijom između tačaka PCP i KCP održava se

manipulacijom preko “čoka”, tj. otvaranjem i zatvaranjem “čoka”.

Alternativna metodaPojedini operatori, u toku procesa gušenja dotoka, radije koriste tabelarni prikaz pada pritiska u

bušaćim šipkama za vreme potiskivanja otežane isplake od površine do dleta;

Pri konstantnom kapacitetu pumpanja otežane isplake, pritisak u bušaćim šipkama treba da

opadne sa PCP na KCP za ukupno potrebni broj hodova pumpe da se ispuni bušaći alat;

Tada se pad pritiska u bušaćim šipkama po jednom hodu pumpe može izraziti na ovaj način:

.)/(.

1 hodbaralatbušispunisedahodovabrojpotrebni

KCPPCPpumpehodupopritiskaPad

Radi lakšeg manipulisanja, prikazuje se pad pritiska u bušaćim šipkama na 100 hodova pumpe:

( bar/hod.) x 100 = X (bar/100 hod)

Tabelarno prikazano izgleda ovako:

Ovaj metod eliminiše svaku subjektivnu grešku koja se može desiti pri očitavanju dijagrama.

Hodovi pumpe Pritisak u bušaćim šipkama

0 PCP (bar)

100 PCP – X = p1 (bar)

200 p1 – X = p2 (bar)

300 p2 – X = p3 (bar)

400 p3 – X = KCP (bar)

Praktični postupak za gušenje dotoka Zatvoriti bušotinu postupkom prikazanim u “Zatvaranju bušotine”;

Dozvoliti da se PBŠZ i PUBZ stabilizuju;

Zabeležiti PBŠZ i PUBZ kao i porast nivoa isplake u isplačnim bazenima (Vd );

Proveriti reakciju bušotine, tj. PBŠZ na “zarobljeni pritisak”;

Izračunati potrebnu gustinu isplake za gušenje dotoka i otežati isplaku u

bazenima na površini;

Popuniti list za gušenje dotoka dok se isplaka otežava;

Održati pritisak u međuprostoru ( na “čoku”) konstantno na vrednost PUBZ, i

uz polagano povećavanje broja hodova na pumpi dostići smanjeni kapacitet

ispiranja ( tj. smanjeni broj hodova), koji je određen pre dotoka fluida;

Smanjeni kapacitet ispiranja, tj. rad pumpe sa smanjenim brojem hodova

mora se konstantno primenjivati do potpunog ugušenja bušotine;

Pratiti pad pritiska na bušaćim šipkama na osnovu dijagrama pritiska za

vreme utiskivanja otežane isplake od površine do dleta;

Pritisak se reguliše otvaranjem i zatvaranjem “čoka” prema potrebi;

Kada otežana isplaka dostigne dleto (tj. bušaći alat pun teške isplake) prekinuti cirkulaciju i proveriti PBŠZ; Ako je taj pritisa 0 bar, gustina isplake je dobro izračunata; Ako PBŠZ iznosi 0 bar, sada držati pritisak u međuprostoru PUBZ na konstantnoj vrednosti uz lagano uključivanje pumpe sve dok se ne dostigne ranije izabrani smanjeni broj hodova na pumpi (smanjeni kapacitet), i onda ga treba uporediti da li se dobijeni pritisak na pumpi slaže sa izračunatim KCP iz dijagrama; U slučaju da postoje odstupanja od stvarno dobijenog i izračunatog pritiska, primeniti stvarno dobijeni KCP u bušaćim šipkama; Držati KCP u bušaćim šipkama konstantnim sve dok otežana isplaka ne dostigne površinu; Kada otežana isplaka dostigne površinu, isključiti pumpu i zatvoriti “čok”; Svi pritisci i na bušaćim šipkama ( PBŠZ ) i na međuprostoru ( PUBZ ) treba da su jednaki nula bar; Otvoriti “čok” i proveriti prelivanje iz bušotine; Otvoriti preventer, zatvoriti “čok” i uveriti se da je bušotina ponovo pod kontrolom.

METODA “VOĐE SMENE”

Nakon zatvaranja bušotine odmah tj. prvom cirkulacijom se iz bušotine

odstranjuje dotekli fluid, bez prethodnog povećavanja gustine isplake;

Isplaka u površinskom sistemu bazena se oteža do potrebne, izračunate

gustine za saniranje dotoka;

Drugom cirkulacijom se lakša isplaka u bušaćem alatu i međuprostoru

zameni otežanom isplakom i nakon toga proveri da li je bušotina ugušena;

Ova metoda zove se i metoda “dvostruke cirkulacije”

Metoda “vođe smene” ne zahteva izradu dijagrama pritisaka u bušaćim

šipkama.

Praktični postupak za gušenje dotoka Zatvoriti bušotinu postupkom prikazanim u “Zatvaranju bušotine”;

Dozvoliti da se PBŠZ i PUBZ stabilizuju;

Zabeležiti PBŠZ i PUBZ kao i porast nivoa isplake u isplačnim bazenima (Vd );

Proveriti reakciju bušotine, tj. PBŠZ na “zarobljeni pritisak”;

Izračunati potrebnu gustinu isplake za gušenje, tj. saniranje dotoka;

Održati pritisak u međuprostoru (na “čoku”) konstantno na vrednost PUBZ, i

uz polagano povećavanje broja hodova na pumpi dostići smanjeni kapacitet

ispiranja (tj. smanjeni broj hodova), koji je određen pre dotoka fluida;

Održavati pritisak u bušaćim šipkama konstantno na vrednost:

PCP = PSK + PBŠZ

i manipulacijom preko čoka uz konstantni broj hodova pumpe, iscirkulisati

fluid iz bušotine;

Ako je čišćenje bušotine izvedeno pravilno, PBŠZ treba biti jednak sa PUBZ;

Otežati isplaku u isplačnim bazenima na površini na gustinu potrebnu za

gušenje;

Održavati PUBZ konstantnim, otvaranjem i zatvaranjem “čoka” pri

smanjenom kapacitetu ispiranja (smanjenom broju hodova) sve dok

otežana isplaka ne ispuni bušaći alat, tj ne stigne do dleta;

Kada otežana isplaka počinje popunjavati međuprostor, tj. kretati se ka

površini, zabeležiti taj ostvareni pritisak u bušaćim šipkama;

Taj pritisak je krajnji cirkulacioni pritisak ( KCP );

Daljim radom isplačne pumpe održavati KCP konstantnim pri istom broju

hodova pumpe i to pomoću manipulacije otvaranja i zatvaranja “čoka”,

sve dok otežana isplake ne dostigne površinu;

Kada otežana isplaka dostigne površinu, isključiti pumpu i zatvoriti “čok”; Svi pritisci i na bušaćim šipkama ( PBŠZ ) i na međuprostoru ( PUBZ ) treba da su jednaki nula bar; Otvoriti “čok” i proveriti prelivanje iz bušotine; Otvoriti preventer, zatvoriti “čok” i uveriti se da je bušotina ponovo pod kontrolom.

METODA “CIRKULIŠI I OTEŽAVAJ”

U uslovima kada gas koji migrira ka površini izaziva velika povećanja

pritiska na ustima bušotine, a oprema kojom se otežava isplaka u bazenima

na površini zahteva dosta vremena da se sva isplaka digne na potrebnu

gustinu za gušenje dotoka, primenjuje se metoda “cirkuliši i otežavaj”;

Nakon zatvaranja bušotine započinje se odmah sa istovremenim

otežavanjem i cirkulisanjem isplake, sve dok se dotok fluida ne uguši;

Ova metoda zahteva nekoliko cirkulacija isplake, tj. potrebno je primeniti

nekoliko različitih gustina isplake do konačnog gušenje dotoka u bušotini;

Za kontrolu povečanog pornog pritiska tj. formacijskog fluida koristi se

takođe pritisak u bušaćim šipkama ( PBŠZ );

Primena ove metode kao i metode “čekaj i otežavaj”, zahteva izradu radnih

listova i dijagrama pritisaka u bušaćim šipkama sa sledećim podacima:

Izračunati potrebno vreme, broj hodova pumpe potrebnih da se ispuni

bušaći alat isplakom od površine do dleta i međuprostor od dleta do

površine;

Takođe izračunati potrebnu gustinu isplake za gušenje; PCP i KCP;

Izabrati stepen povećavanja gustine isplake da bi se dostigla njena

konačna gustina, na primer: 0,03 kg/dm3 po jednoj cirkulaciji; 0,06 kg/dm3

po drugoj cirkulaciji itd.;

Izračunati broj cirkulacija, kao i ukupan broj hodova pumpe koji su

neophodni za dizanje gustine isplake na potrebnu za gušenje dotoka;

Popuniti horizontalnu osu brojem hodova pumpe i gustinama isplake koje

su potrebne da bi se ugušio dotok;

Na vertikalnu osu naneti vrednosti PCP i KCP i te dve tačke spojiti

pravom linijom.

Praktični postupak za gušenje dotoka Zatvoriti bušotinu postupkom prikazanim u “Zatvaranju bušotine”;

Dozvoliti da se PBŠZ i PUBZ stabilizuju;

Zabeležiti PBŠZ i PUBZ kao i porast nivoa isplake u isplačnim bazenima (Vd );

Proveriti reakciju bušotine, tj. PBŠZ na “zarobljeni pritisak”;

Popuniti obrasce i dijagrame i što je moguće brže otežati isplaku u usisnom

bazenu na izabrani prvi stepen;

Održati pritisak u međuprostoru (na “čoku”) konstantno na vrednost PUBZ, i

uz polagano povećavanje broja hodova na pumpi dostići smanjeni kapacitet

ispiranja (tj. smanjeni broj hodova), koji je određen pre dotoka fluida;

Smanjeni kapacitet ispiranja, tj. rad pumpe sa smanjenim brojem hodova

mora se konstantno primenjivati do potpunog gušenja dotoka;

Pratiti pad pritiska na bušaćim šipkama na osnovu dijagrama pritisaka za

vreme utiskivanje otežane isplake od površine do dleta;

Kada otežana isplaka dostigne dleto, prekinuti cirkulaciju i proveriti PBŠZ; Ako taj pritisak iznosi nula, tj. PBŠZ = 0 bar, gustina isplake je dobro izračunata i bušotina je na strani bušaćih šipki ugušena; Pokrenuti ponovu pumpu i držati isti smanjeni broj hodova, Dok pumpa ne dostigne taj smanjeni broj hodova pumpe, držati PUBZ na konstantnoj vrednosti otvaranjem i zatvaranjem “čoka”, i onda ga treba uporediti da li se dobijeni pritisak na pumpi slaže sa izračunatim KCP iz dijagrama; U slučaju da postoje odstupanja od stvarno dobijenog i izračunatog pritiska, primeniti stvarno dobijeni KCP u bušaćim šipkama; Držati KCP u bušaćim šipkama konstantnim sve dok otežana isplaka ne dostigne površinu;

Kada otežana isplaka dostigne površinu, isključiti pumpu i zatvoriti “čok”; Svi pritisci i na bušaćim šipkama ( PBŠZ ) i na međuprostoru ( PUBZ ) treba da su jednaki nula bar; Otvoriti “čok” i proveriti prelivanje iz bušotine; Otvoriti preventer, zatvoriti “čok” i uveriti se da je bušotina ponovo pod kontrolom.

GRANIČNI PRITISCIMAKSIMALNI PRITISCI NA POVRŠINI

Granični pritisak na površini “čoku” definiše se kao maksimalni pritisak iz formacije koji se očekuje na površini (u međuprostoru) i koji tada deluje na zaštitne cevi, sigurnosnu opremu na ustima bušotine i dno bušotine; Maksimalni pritisak na površini u funkciji je pornog (slojnog) pritiska, tipa dotoka fluida, veličine dotoka, pritiska frakturiranja formacija, geometrije kanala bušotine, temperature i primenjene metode

gušenja;

U slučaju dotoka gasnog fluida (kao najgore varijante), kao se gas približava površini, pritisak se u koloni zaštitnih cevi znatno povećava, a maksimalnu vrednost dostiže kada kada gas dođe do površini (preventerskog sklopa-BOP);Ako je dotok nafta ili slana voda pritisci na “čoku”, a samim tim i na dnu bušotine biće znatno

manji od iste veličine dotoka gasa (Ne ekspandiraju na putu ka površini).

Određivanje maksimalnih pritisaka na površini (međuprostoru)

Maksimalni pritisak na ustima bušotine, kao i u samm kanalu bušotini postiže

se prilikom primene metode “vođe smene” ili dvostruke cirkulacije;

Porast pritiska koji se javlja na “čoku”, kod ekspanzije gasa je neophodan da

bi se pritisak na dno bušotine održavao na konstantno određenoj vrednosti;

Kada gas prolazi kroz dizne na “čoku”, pritisak u zaštitnim cevima opada;

Što je veća zapremina dotoka gasa to je veći pritisak u međuprostoru, tj. na

“ćoku” kada dotok dostigne površinu;

Ako se bušotina zatvori nakon što se ispustio sav gas, pritisak u bušaćim

šipkama i pritisak u međuprostoru, tj. u zaštitnim cevima biće jednak

početnom pritisku u bušaćim šipkama.

Maksimalno dozvoljeni pritisak na ustima bušotine sa isplakom sa kojom se

buši (MAASP1 - Maximum available anular surface poressure = pLOT ): )(....0981,01 barZGpMAASP kisfLOT

Maksimalno dozvoljeni pritisak na ustima sa isplakom kojom se

guši bušotina ( MAASP2 ):

).....(0981,0)(2 barZGMAASP kguf

gde su:

pLOT - ostvareni pritisak pumpanja na površini, tj. pritisak LOT-a (bar)

- gustina isplake u bušotini, tj. sa onom kojom se buši predotoka

fluida (kg/dm3)

Gf - gradijent pritiska frakturiranja izražen u ekvivalentnoj gustini

isplake (kg/dm3)

Zk - vertikalna dubina ugranje pete kolone zaštitnih cevi (m)

- gustina isplake sa kojom se guši dotok fluida (kg/dm3 )

is

gu

Maksimalno dozvoljeni pritisak na ustima sa dotokom fluida ( MAASP3);

Odnosi se na čišćenje bušotine sa isplakom kojom se bušilo kada je dobijen

dotok (metoda “Vođe smene”):

barLMASSPMAASP pgflis ....0981,013

- gustina isplake u bušotini, tj. sa onom kojom se buši predotoka fluida (kg/dm3);

- gustina doteklog fluida u kanal bušotine (kg/dm3);

Lpg - dužina gasnog fluida kada dođe do površine (m):

Lft – dotok, tj. dužina gasnog fluida nakon zatvaranja bušotine, tj. na dnu (m)

is

fl

)(max

mLrKp

pL ft

A

ppg

pp - porni (slojni) pritisak (bar) r - odnos zapremina prema relaciji:

bšk

bšbtšb

ap

abh

V

VV

V

Vr

2

Vabh - zapremina prstenastog prostora na dnu bušotine dokle je došao dotok (lit/m)

Vap - zapremina prstenastog prostora na površini (kolona-bušaće šipke) lit/m

fl

isfl L

PBŠZPUBZ

0981,0

K – parametar definisan je kao

funkcija dubine i gustine

isplake za ravnotežu za gas

prosečnog sasatava (80%

metana) i gustine 0,675

(vazduh = 1) sa temperaturnim

gradijentom od 3o /100 m;

- Vrednost za K grafički je

prikazana na slici.

Lfl - dužina gasnog fluida pri uslovima na dnu bušotine, definisana već

datim i objašnjenim jednačinama (m):

)2......(;2

3

3

C

CLVLL

C

VL tšd

tšfld

fl

Maksimalni pritisak na površini kod cirkulacije ( pA max ), tj. iscirkulisavanja

gasnog fluida i to kada gasni čep dostigne do dizne “čoka” sa isplakom

gustine korišćene za vreme dotoka fluida (metoda “vođe smene”):

)(0981,042

2

max barV

pVKPBŠZPBŠZp

abh

pisdA

Od tri prikazane metode, metoda “Čekaj i otežavaj” sa gustinom isplake koja

je izračunata na vrednost potrebnu da sanira dotok fluida daje najmanje

pritiske na “čoku”, a i najmanja naprezanja u bušotini;

Ovo je sadržano u činjenici da otežana isplaka pupunjava međuprostor dok

je još dotekli fluid u bušotini, čime se povećava hidrostatički pritisak na dno

bušotine i smanjuje uticaj pornog pritiska (slojnog);

Taj dodatni pritisak od stuba otežane isplake, omogućuje manje pritiske na

“čoku”, a da se istovremeno pritisak na dnu ne menja.

Dijagrami pritisaka (Metoda “Vođe smene”

GRANIČNI PRITISCI CIRKULACIJE U KOLONI ZAŠTITNIH CEVI

Suština svih metoda za gušenje dotoka fluida u bušotinu, je želja da se ostvari

minimalno naprezanje u kanalu bušotine, tj. da ekvivalentna gustina isplake

( EGI ) na promenljivim dubinama bude na minimalno potrebni vrednostima;

Granični pritisak cirkulacije u koloni zaštitnih cevi ( pin ) vezan je za pritisak

(gradijent) frakturiranja slojeva ispod pete poslednje kolone zaštitnih cevi;

Što je dublje ugrađena kolona zaštitnih cevi i što je niža gustina isplake, viši je

granični pritisak cirkulacije u koloni, odnosno u prstenastom prostoru;

Fraktura homogenih slojeva najveća je na gornjem delu otvorenog kanala

bušotine (zbog kompakcije stenske mase), tj. neposredno ispod pete kolone i

data je relacijom:

)(....0981,01 barZGpMAASPp kisfLOTin

Dijagrami pritisakaPrilikom “iscirkulacije”

dotoka gasnog fluida

isplakom, prvobitne gustine,

uz nepromenjeni pritisak na

dnu bušotine, pritisak na

peti kolone se:

Proporcionalno povećava s

povećanjem visine stuba

gasa u prstenastom prostoru

dok gas ne dostigne tu tačku; Pada kada gas pređe tu tačku;

Ostaje konstantan nakon što je gas prošao.

Ako je bilo moguće utisnuti otežanu isplaku u međuprostor pre nego što je gas dostigao petu

kolone, pritisak će se smanjiti prema odnosu iz jednačine: )(0981,02 barhp isis - otežana isplaka (kg/dm3)

- gustina isplake u trenutku dotoka, tj. bušenja (kg/dm3)

h - visina stuba otežane isplake u međuprostoru kada gas dođe do pete kolone (m)

2is

is

Ako pritisak u zaštitnim cevima dostigne ili prevaziđe vrednost pin (MAASP1 ,LOT) u slučaju kada je bušotina zatvorena ili kada se gas približava peti kolone, metode za kontrolu dotoka koje su navedene neće verovatno biti uspešne;Tada postoje dve mogućnosti: Držati pritisak u zaštitnim cevima na pin (LOT) i prihvatiti ulazak dodatnog gasa (slojnog fluida) u kanal bušotine; Izložiti se riziku frakturiranja sloja i nastaviti prema izabranoj metodi; Ako postoji bilo kakva mogućnost podzemne erupcije prema površini taj rizik ne sme se prihvatiti.Kada je veći deo zapremine dotoka na dnu bušotine, teške šipke pomažu da se smanji porast pritiska na peti kolone, jer se dotok cirkulacijom odvodi;Anularna zapremina po “m” oko bušaćih šipki je često 1,5-2 puta veća od nego oko teških šipki.Gas će zbog toga ekspandirati prema ovom faktoru pre nego što pređe svoju prvobitnu visinu, i time će prouzrokovati porast pritiska;Takva ekspanzija se retko postiže dok gas ne pređe barem polovinu bušotine, pri čemu će on verovatno biti u zacevljenoj bušotini;To je razlog zašto se ta mogućnost ne uklapa u uobičajene bušaće postupke;Smatra se da se sloj, ako on nije bio frakturiran kada je bušotina zatvorena ili kada je prekinuta cirkulacija, neće oštetiti ni prilikom “iscirkulacije” dotoka;Kada gas pređe iznad pete kolone, može se dopustiti da pritisak u zaštitnim cevima raste, stim da ne pređe pin .

Dotok nafte ili slane vode u bušotinuKod dotoka nafte ili slane vode u odnosu na dotok gasa ne javlja se

ekspanzija pri kretanju ka površini, tj. pritisak na “čoku ne raste sa

približavanjem nafte ili slane vode površini;

Maksimalni pritisak na “čoku” koji se ostvaruje tokom gušenja dotoka, je

pritisak koji se dobija nakon zatvaranja preventera.

Korišćenje metode “ Čekaj i otežavaj”: - Kod primene metode “Čekaj i otežavaj”, pritisak na “čoku” će početi da

opada kada isplaka za gušenje počinje da ispunjava međuprostor.

Korišćenje metode “Cirkuliši i otežavaj”: - Kod primene metode “Cirkuliši i otežavaj” pritisak na “čoku” će početi da

opada, ili kada prva od težih isplaka ulazi u međuprostor, ili kada vrh stuba

nafte ili slane vode dostigne površinu.

Korišćenje metode “Vođe smene”:

- Kod primene metode “Vođe smene”, pritisak na “čoku” če početi da

opada kada vrh stuba nafte ili vode dostigne do “čoka”, tj. površine;

- Pritisak će kontinuirano da opada sve dok se ceo dotok ne iscirkuliše iz

bušotine i tada će pritisci na “čoku” i bušaćim šipkama biti izjednačeni,

tj. PBŠZ = PUBZ;

- Upumpavanjem isplake potrebne gustine za gušenje dotoka u bušaće

šipke, PUBZ će se održavati na konstantnoj vrednosti sve dok isplaka za

gušenje dotoka ne dostigne dleto, tj. dno bušotine;

- Ulaskom isplake za gušenje u međuprostor, pritisak na “čoku” će

postepeno da pada sve dok ta isplaka ne dođe do površine;

- Dolaskom isplake za gušenje dotoka na površinu, pritisak na “čoku”

treba da je nula bar, a bušotina ugušena.

OTEŽAVANJE ISPLAKE (POVEĆAVANJE GUSTINE I

ZAPREMINE)

Da bi se kontrolisao, tj. ugušio dotok fluida u bušotinu, neophodno je

otežati postojeću isplaku, odnosno podići gustinu isplake na odgovarajuću

vrednost;

Za podizanje gustine isplake koriste se oteživaći, a najčešći oteživač (u toku

izrade bušotina) je barit (Barium sulfat – BaSO4);

Dodavanjem barita u isplaku, osim što se podiže gustina isplake, takođe se i

povećava ukupna zapremina isplake u površinskim bazenima za isplaku.

Potrebna količina barita za otežavanje

Potrebna količina barita za otežavanje isplake ( X ) određuje se sledećom

jednačinom: )(tona

VX

žisbr

isžisbris

Vis – ukupna zapremina isplake koju treba otežati (m3)

- gustina barita (3,8 - 4,2 kg/dm3)

- željena gustina isplake (kg/dm3)

- gustina isplake koju treba otežati (kg/dm3) Kako se često na postrojenjima barit nalazi u džakovima, potrebna količina

izražena u broju džakova ( Brdz ) računa se jednačinom:

)(1000

komadaT

XBr

dzdz

Tdz – prosečna težina jednog džaka bartita (50 kg)

bržis

is

Povećanje zapremine u isplačnim bazenima usled dodavanja barita

Povećanje zapremine ( Y ) usled dodavanja barita određuje se

jednačinom:

)( 3mX

VYbr

is

Stvarno povećanje zapremine u površinskim isplačnim bazenima ( y )

iznosi:

)( 3mVYy is

SPECIJALNI PROBLEMI PRI KONTROLI DOTOKA FLUIDA U

BUŠOTINU

Gubitak cirkulacijeMigracija i ekspanzija gasaZačepljene bušaće šipke ili dletoIzapran, erodiran ili začepljen “čok”Rupa u bušaćim šipkamaBušaće šipke se nalaze visoko od dna bušotine ili

nisu u bušotini

U toku gušenja fluida koji je ušao u bušotinu moguće su neuobičajene situacije koje stvaraju specijalne probleme u bušotini, a što znatno otežava rad na sanaciji dotoka;Najčešći specijalni problemi koji se javljaju pri gušenju dotoka su:

Gubitak cirkulacijeGubitak cirkulacije predstavlja jedan od najslošenijih problema na koje

može doći u toku izrade bušotine;

Ako se gubitak cirkulacije dogodi prilikom bušenja sloja sa visokim pornim

pritiskom ili u toku dotoka fluida u bušotinu, problem u daljoj izradi

kanala bušotine postaje veoma ozbiljan;

Gubitak cirkulacije smanjuje stub isplake u bušotini, a samim tim i

hidrostatički pritisak koji deluje na slojeve, što može rezultovati dotokom

fluida iz formacije iznad ili ispod zone gubitaka.

U slučajevima kada dotok gasa ili drugog fluida ima kontakt sa zonom

gubitaka, odnosno gas se ne pojavljuje na površini nego se iz zone sa

povišenim pritiskom pretače u zonu gubitaka, taj proces se naziva

Podzemna erupcija.

Podzemna erupcija (“Underground blowout”)

• Pritisak u bušaćim šipkama na početku zatvaranja bušotine je često jednak ili viši od pritiska u međuprostoru, tj. na “čoku”;

• Pritisak na “čoku” kada je bušotina zatvorena često znatno poraste nakon utiskivanja i samo male količine isplake;

• Pritisak na pumpi može biti nestabilan i neodgovarajući za promene koje se javljaju na dizni “čoka”, tj. međuprostora;

• Pritisak na pumpi je niži od prethodno zabeleženog pritiska uz isti kapacitet;

• Uočljivi su gubici isplake

Pojave koje ukazuju na podzemnu erupciju su dledeće:

Postupci u slučaju podzemne erupcije Kada se konstatuje podzemna erupcija, dleto se ne sme ni pod kakvim uslovima

povući do pete kolone;

Ako je moguće, bušaći alata treba pomalo zadizati i spuštati da bi se smanjila opasnost

od zaglave alata;

Gas može migrirati iznad zone gubitaka, pa ga je povremenim utiskivanjem u

međuprostor treba utisnuti natrag, jer će se međuprostor ispuniti gasom, što će

rezultovati vrlo visokim pritiscima na ušću bušotine;

Ako je težina isplake dovoljna, kada se utisne kroz bušaće šipke, nakon što je uzeta u

obzir udaljenost između dna bušotine i zone gubitaka, kao i razlika u pritisku između

njih, podzemna erupcija se može kontrolisati;

Uobičajeno je da je zapremina utiskivane isplake bude dva, tri i više puta veća od

zapremine međuprostora između dna bušptine i zone gubitaka, i to uz veliki kapacitet

ispiranja;

U nekim složenim situacijama neophodno je postaviti cementni čep oko dleta da bi se

odvojila zona u kojoj se javlja dotok, pre nego što se iscirkuliše bušotina;

Bolje je uz rizik cementirati donji deo bušaćeg alata, nego pokušati izvesti opasnu

operaciju izvlačenja dleta iznad gornjeg nivoa cementa.

Indikacije za uočavanje gubitka cirkulacije

Povećanje pritiska na “čoku” praćeno iznenadnim naglim padom pritiska. Ova pojava će verovatno ukazivati na frakturu, tj. lom formacije;

Iznenadni pad pritiska u bušacim šipkama. To je posledica naglog pada nivoa isplake u međuprostoru, a što se odražava na osnovu

teorije “U” cevi i na strani bušacih šipki;

Variranje pritisaka, tj. naizmenični porast i pad pritiska na manometrima bušacih šipki i “čoka”.

Ova pojava je takode izazvana naglim izmenama u efektu “U”- cevi.

Za vreme bušenja gubitak cirkulacije je lako uoćiti na osnovu pada nivoa isplake

u bazenima;

U uslovima gušenja preko “čoka”, ekspanzija gasa na površini često izaziva

kolebanje, tj. nestabilnost nivoa isplake u bazenima , tako da je uočavanje

gubitaka cirkulacije komplikovano;

Uobičajene indikacije za uočananje gubitaka fluida za vreme gušenja dotoka su:

Određivanje zone gubitaka isplake:Ako su bušaće šipke u bušotini najčešće se primenjuju dve metode:

Upumpavanje radioaktivnih materijala (radioactive tracer)

Merenje tempšerature u bušotini Radioaktini materijali se pumpaju kroz bušaće šipke i

dleto u zonu međuprostora. Oni treba da dostignu tj. uđu

u zonu gubitaka. Tada se zona gubitaka može detektovati,

sa instrumentima za radioaktivnu detekciju spušteni na žici. Nedostatak ove metode je da formacije u kanalu bušotine mogu biti već kontaminirane radioaktivnošću, što egzaktno određivanje zone gubitaka može učinite otežanim.

Instrumenti za merenje temperature u bušotini, takođe spušteni na žici, primenjuju se

za lociranje zone gubitaka. U toku spuštanja instrumenta za merenje temperature na

žici, temperatura konstantno raste sa dubinom do dostizanje zone gubitaka. Kada se

dostigne zona gubitaka, tj. vrh isplake temperatora u toj dubini, tj. u zoni gubitaka

pokazuje nagli porast.

Ako sprave nisu u bušotini, zona gubitaka se može detektovati mehanički spuštanjem

plovka na žici montiranom na bubnju za merenje krivine.

Saniranje gubitaka isplake pre gušenja dotoka

• Upotreba zaptivnih materijala

• Primena isplaka sa velikom filtracijama i sadržajem čvrstih čestica

• Postavljanje DOB i DOBC čepova

• Vreme

Ako se odluči da se prvo saniraju gubici u bušotini, a nakon toga dotok fluida, postoji više prihvatljivih alternativa za taj postupak:

•Upotreba zaptivnih materijala

U stenama sa zrnastom strukturom (peščarima) za saniranje gubitaka isplake mogu se koristiti zaptitni materijali;

Zaptivni materijal u takvim stenama popunjava tj. začepljuje frakture ili vrši izolaciju zone gubitaka;

Čep za saniranje gubitaka sastoji se od zaptivnih materijala koji se mogu direktnim pumpanjem kroz gole bušace šipke ili potiskivanjem kroz međuprostor postaviti u zonu gubitaka;

Generalno za izradu izradu čepova upotrebljava se 15-75 m3 isplake u koju

se dodaje od 14-170 kg zaptivnih materijala po 1m3 isplake, u zavisnosti od

karakteristika stena zone gubitaka i vrste zaptivnog materijala.

•Primena isplaka sa velikom filtracijama i sadržajem čvrstih čestica

Isplaka sa velikom filtracijom i sadržajem krutih čestica primenjuje se takođe u

stenama sa zrnatom strukturom velike propusnosti (pesčarima ) gde je moguć prolaz

tečne faze;

Zona gubitaka, u ovom slučaju pesčar, predstavlja sredinu koja omogučava prolaz filtrata iz tečne faze u stenu i deportovanje čvrste faze iz isplake na zidove bušotine u obliku isplačnog kolača;

Propusnost pesčara dozvoljava prolaz tečne faze kao rezultat diferencijalnog pritiska, a sto se manifestuje i u talozenju čvrste faze na zidove bušotine;

Preporućuje se pumpanje u bušotinu čepa od isplake sa visokom filtracijom i velikim sadržajem čvrste faze u količini od 8-32 m3 sa sledećom recepturom:

Receptura za čep visokom filtracijom i sa velikim sadrzajem čvrste faze

Materijal Željena gustina čepa

Sveža voda m3 1,20 kg/dm3 1,69 kg/dm3 2,16 kg/dm3

Kreč kg 1,42 1,42 1,42

Bentonit kg 35 28 23

Barit kg 220 850 1500

Zaptivni material kg 57-170 57-170 57-115

•Postavljanje DOB i DOBC čepovaUkoliko čepovi visoke filtracije i sa velikim sadržajem čvrste faze ne daju

zadovoljavajuće rezultate u saniranju gubitaka, potrebno je zone gubitaka

zatvoriti DOB (dizel ulje, bentonit), DOBC (dizel ulje, bentonit, cement) i

cementnim mešavinama;

Ove mešavine prave se na površini, tako da su pumpabilne, ali kada

dostignu zonu gubitaka mešavine u kontaktu sa vodom iz isplake postaju

“plastične” ili slične gitu i popunjavaju frakture u formaciji;

Dizel ulje u DOB ili DOBC-čepu služi kao “spejser” razdvajač između

isplake i ostalog dela čepa, a upumpava se u bušotinu ispred ćepa, kroz

bušace šipke;

Pre upumpavanja čepa gole bušace šipke se postavljaju iznad ili ispod zone

gubitaka;

Kada čep uđe u međuprostor može se preko zatvorenog preventera

potisnuti u zonu gubitaka.

Receptura za DOB I DOBC čepove

Tip čepaPreporučeni

odnos

Isplaka – DOB* sistem

Voda : DOB 1,2 : 1

Voda + Zaptivni material: DOB 1 : 1

Za isplake oko 1,22 kg/dm3 : DOB 1 : 1,2

Za isplake oko 2,04 kg/dm3 : DOB 2 : 1

Zasicena slana voda : DOB 1 : 2,33

*DOB se priprema sa oko 1150 kg bentonita dodatih u 1 m3 dizel ulja

Isplaka – DOBC** sistemVoda : DOBC 1 : 3

Voda + Zaptivni material: DOBC 1 : 3

Za isplake oko 1,22 kg/dm3 : DOBC 1 : 1,86

Za isplake oko 2,04 kg/dm3 : DOBC 1 : 1,35

**DOBC se priprema sa oko 570 kg bentonita i oko 570 kg cementa dodatih u 1 m3 dizel ulja

Gušenje dotoka fluida pre rešavanja gubitaka isplake

• Postavljanje baritnog ili cementnog čepa

• Postavljanje čepa od isplake velike gustine

U praksi se primenjuju uglavnom dva prilaza za izolaciju zone dotoka fluida u bušotinu:

•Postavljanje baritnog ili cementnog čepaUobičajena je i efikasna tehnika za saniranje dotoka u bušotinu postavljanje

baritnog čepa iznad zone dotoka;

Nakon toga se pristupa problemu gubitaka isplake, a kada se taj reši, ponovo

se buši baritni čep sa odgovarajućom gustinom isplake;

Baritni čep se sastoji iz barita i vode;

Baritni čep pravi nepropusni most koji izoluje formacije iz kojih dotiče fluid u

bušotinu;

Preporučuje se da gustina baritnog čepa iznosi od 2,16 kg/dm3 do 2,60 kg/dm3.

Postupak za postavljanje baritnog čepa Izabrati potrebnu gustinu baritnog čepa;

Preporučuje se dužina baritnog čepa od najmanje 150 m;

Izračunati zapreminu baritnog čepa u m3 i dodati najmanje 1,6 m3 čepa na

rasturanje;

Uobičajeni sastav mešavine za baritni čep je:

gustina baritnog čepa 2,16 kg/dm3 2,40 kg/dm3 2,60 kg/dm3

voda m3 1 1 1

barit kg 2400 3300 4400

Baritni čep pripremiti u cementacionom agregatu;

Cementacionim agregatom upumpati baritni čep kapacitetom od 950 l/min

do 1900 l/min u bušaće šipke. Pri tome pritisak na “čoku” držati konstantno

na vrednost “PUBZ”;

Kada pumpa na cementacionom agregatu dostigne broj hodova koji

odgovara navedenom kapacitetu, zabeležiti pritisak i to je “PCP” koji se

mora održavati konstantno. Ako gasni čep ekspandira, tj. dostigne

površinu pre nego što je upumpana kompletna kojičina baritnog čepa,

manipulacijom sa “čokom” održavati konstantni pritisak na bušaćim

šipkama na vrednost “PCP”;

Potisnuti baritni čep sa isplakom gustine potrebne da se sanira dotok

fluida u bušotinu;

Ostaviti najmanje 300 lit baritnog čepa u bušaćim šipkama;

Povući bušaće šipke iznad baritnog čepa i potisnuti iz bušaćih šipki

preostalu količinu baritnog čepa;

Ostvariti kontra pritisak na površini preko “čoka” i ostaviti najmanje 8

časova da se baritni čep istaloži i formira nepropusni most iznad zone

gubitaka.

•Postavljanje čepa od isplake velike gustine

Postavljanje čepa od isplake velike gustine, između zone gubitaka i zone

dotoka, je takođe uobičajeni pristup za prethodno saniranje dotoka;

Gustina isplake mora biti dovoljna da sa hidrostatičkim pritiskom stuba

isplake ostvari balans sa pornim pritiskom, a to je jedino moguće ako je

razmak između tih dveju zona dovoljno veliki;

Gustina čepa od otežane isplake potrebnog da uravnoteži porni pritisak

računa se jednačinom:

- gustina čepa od otežane isplake (kg/dm3) pp - porni, tj. slojni ili formacijski pritisak (bar) Zdot - vertikalna dubina zone dotoka fluida u bušotine (m) Zgub - vertikalna dubina zone gubitka isplake u bušotini (m)

iso

)/(0981,0

3dmkgZZ

p

gubdot

piso

Postupak postavljanja čepa od isplake velike gustine

Čep od otežane isplake se oteža na površini na izračunatu vrednost;

Neprekidno se upumpava u bušotinu sve dok čep od otežane isplake ne

dostigne zonu gubitaka;

Tada bi trebalo da je dotok fluida u bušotinu saniran i može se pristupiti

rešavanju problema sa gubitkom isplake bez opasnosti od erupcije;

Ako je razmak između zone gubitaka i dotoka u bušotini mali, tako da

nije moguće napraviti dovoljno otežanu isplaku koja bi ugušila zonu

dotoka fluida, preporučuje se postavljanje baritnog ili cementnog čepa.

Migracija i ekspanzija gasa Nakon dotoka gasa u bušotinu,

pritisak i zapremina toga gasa

zavise od temperature i

kompresibiliteta, tako da se

osnovna jednačina gasa:

PV = const. menja u jednačinu:

22

22

11

11

TZ

Vp

TZ

Vp

p1 - početni pritisak gasa; V1 – početna zapremina gasa; Z1 – početni kompresibilitet gasa; T1 – početna temperatura gasa; p2 - krajnji pritisak gasa; V1 – krajnja zapremina gasa; Z1 – krajnji kompresibilitet gasa; T1 – krajnja temperatura gasa;

Gas je lakši od isplake, tako da će on imati tendenciju kretanj ili filtriranja

(difuzije) kroz isplaku ka površini, pod uslovom da mu se da dovoljno

vremena;

Brzina migracije gasa ka površini zavisi od gustine isplake i njenih reoloških

osobina, a i od same karakteristike gasa;

Brzina migracija gasa u obliku čepa (mehura) kroz isplaku u funkciji

porasta pritiska u međuprostoru i gustine isplake može se približno

izračunati jednačinom:)/( hm

G

PUBZv

isgč

vgč - brzina migracije gasnog čepa (m/h)

PUBZ - promena pritiska u međuprostoru (anularu) nakon čekanja od 1 h (bar/1h)

Gis - gradijent pritiska isplake (bar/m); kg/dm3 x 0,0981= bar/m

U praksi maksimalna brzina kretanja gasnog čepa (mehura) kroz isplaku ka

površini pri zatvorenim preventerima je oko 300 m/čas.

Prepoznavanje migracije gasa Migracija gasa ka površini u zatvorenoj bušotini prepoznaje se ako pritisci

rastu na obe strane “U” cevi, tj. na strani međuprostora i strani bušaćih

šipki iznad početnih vrednosti dobijenih neposredno posle zatvaranja

bušotine;

Za vreme migracije gasa pritisci na obe strane će kontinuirano rasti sve dok

gasni čep (mehur) ne dostigne površinu, ili prethodno ne dođe do frakture

(loma) u najslabijoj formaciji, zaštitnoj koloni ili opremi usta bušotine;

Porast pritiska na površini će drastično povećati ekvivalentnu gustinu isplake

( EGI ) na različitim tačkama u bušotini i u najčešćim slučajevima, gasni

čep (mehur) neće dostići površinu, jer će se prethodno desiti jedna od

navedenih mogučnosti;

Teoretski ukoliko se desi da gasni čep (mehur) dostigne površinu, pritisak na

ušću bušotine je tada približno jednak slojnom pritisku a pritisak na dno

bušotine je jednak pritisaku na ušću bušotine plus pritisak stuba isplake.

Migracija gasa kada je dleto na dnu bušotine

Rešavanje problema koje može izazvati migracija gasa u slučaju kada je

dleto na dnu bušotine je relativno lako;

Ako pritisak na bušaćim šipkama ( PBŠZ ) raste iznad početnih vrednosti

koja je neophodna da se sistem, tj. slojni (porni) pritisak drži u ravnoteži,

dovoljno je ispustiti malu količinu isplake na strani međuprostora preko

“čoka”;

Ispuštena količina isplake mora biti manja od 150 lit., a što se mora

kontrolisati ispuštanjem u kalibrisani bazen;

Tokom ispuštanja isplake na strani međuprostora ne sme se dozvoliti da

pritisak u bušaćim šipkama ( PBŠZ ) padne ispod vrednosti pritiska

ostvarenog nakon početnog zatvaranja bušotine.

Migracija gasa kada alat nije na dnu bušotine

U slučajevima kada je alat visoko od dna bušotine, tj. kada se pritisak u

bušaćim šipkama ( PBŠZ ) ne može koristiti kao indikator za određivanje

veličine pornog (slojnog) pritiska, procedura za rešavanje problema sa

migracijom gasa se znatno komplikuje, jer postoji objektivna mogućnost da

se nepravilnim postupkom dobije dodatni dotok fluida u bušotinu;

Te situacije su sledeće:

- neispravne isplačne pumpe na bušaćem postrojenju;

- bušaći alat je izvan bušotine

- bušaće šipke su visoko od dna bušotine;

- začepljene bušaće šipke ili dleto;

- P.P. Ventil u bušaćim šipkama.

Praktični postupak kod migracije gasa Dopustiti da pritisak na strani međuprostora poraste iznad vrednosti

početnog pritiska zatvaranja ( PUBZ ), obično 4-7 bar;

Ovim se dozvoljava izvesni “nadpritisak” i sprečiće se dodatni dotok fluida u

bušotinu do kojeg dolazi u toku operacije ispuštanja;

Izračunati pritisak stuba koji ostvaruje svakih 150 lit. isplake u

međuprostoru ( p150 l is ) jednačinom:

)(0981,010854,7

150422150 bar

ODIDp is

tšbškbisl

IDb k – unutrašnji prečnik bušotine ili kolone zaštitnih cevi (mm)

ODbš tš – spoljašnji prečnik bušaće ili teške šipke (mm)

- gustina isplake u bušotini (kg/dm3)

- IDb k i ODbš tš koji se primenjuju u ovoj jednačini se odnose na specifične sekcije u

međuprostoru u kojima u to vreme dolazi do migracije gasnog čepa;

- Iz tog razloga se treba odrediti položaj (mesto) prodiranja gasa

Dopustiti da se pritisak na strani međuprostora poveća za izračunati

pritisak stuba koji ostvaruje 150 lit. isplake (pri praktičnom postupku

obično se dozvoljava porast pritiska na strani međuprostora za 3-4 bar);

Drži se pritisak u međuprostoru na povećanoj vrednosti dok se ispušta

zapremina isplake od 150 lit., ili ona koja ostvaruje 3-4 bar;

Ponovo se dopusti povećanje pritiska u međuprostoru za 3-4 bar dok se

ispušta zapremina isplake od 150 lit. ili ona koja ostvaruje 3-4 bar;

Postupak se nastavlja dok gasni čep ne stigne do površine, tj. “čoka”;

Ova procedura nije precizna jer zapremine kanala bušotine često nisu

poznate sa velikom preciznošću;

Ispuštanje isplake na strani međuprostora rezultira gubitkom hidrostičkog

pritiska u međuprostoru;

Ovaj gubitak hidrostatičkog pritiska se kompezuje u obliku većih vrednosti

pritisaka u međuprostoru, tj. čoku nakon izbacivanja gasnog čepa.

Začepljene bušaće šipke ili dletoAko u toku gušenja dotoka fluida, tj. cirkulacije preko “čoka” iznenadno

poraste pritisak u bušaćim šipkama bez značajnije promene pritiska na

strani međuprostora, tj. “čoka”, verovatno je došlo do začepljenja bušaćih

šipki ili mlaznica u dletu;

Moguće su dve alternative za rešavanje ovog problema:

Ako su bušaće šipke ili dleto delimično začepljene, a što izaziva takav

porast pritiska na bušaćim šipkama koji ipak omogućuje rad sa isplačnim

pumpama, neophodno je sprovesti sledeći postupak:

Smanjti broj hodova na pumpi (kapacitet ispiranja) uz istovremeno

održavanje konstantnog pritiska na “čoku” na vrednost “PUBZ ”;

Ostvareni pritisak predstavlja novi “PCP ” tako da je potrebno sačiniti i

novi radni list sa dijagramom za gušenje bušotine.

Ako je porast pritiska na bušaćim šipkama takve veličine da se ne mogu

koristiti isplačne pumpe, a to se dešava kod totalnog začepljenja bušaćih

šipki ili dleta može se postupiti na sledeće načine:

Izvršiti odvrtanje ili otpajanje (“back off”) ili perforaciju bušaćih šipki. Pri

ovoj operaciji bitno je da se bušaće šipke otpoje ili perforiraju iznad mesta

začepljenja i primeni veća gustina isplake zbog smanjenja stuba isplake u

bušotini;

U uslovima kada je začepljenje bušaćih šipki visoko od dna bušotine, tako da

se kraćim stubom ne može ugušiti bušotina, primenjuje se frontalno

potiskivanje u zatvoreni međuprostor (“bullheading”) isplake i doteklog

slojnog fluida u otvoreni deo bušotine (“open hole”).

Izapran, erodiran ili začepljen “čok” Peščari usled abrazivnosti i velike brzine isticanja, mogu erodirati, tj.

izaprati “čok”, a lapor ga može začepiti;

Relativno je lako prepoznati stanje sa “čokom”, jer erodirani “čok” neće

izazvati povećanje pritiska u bušaćim šipkama i međuprostoru ako se

zatvara, a začepljeni “čok” neće smanjivati pritisak u bušaćim šipkama

prilikom otvaranja;

Ako je i pored problema sa “čokom” moguće održavati pritiske na

vrednostima izračunatim u radnom listu i dijagramu za gušenje dotoka,

treba nastaviti dalji rad na njegovom gušenju;

Delimično začepljen, “čok” može biti rešen smanjenjem broja hodova

pumpe, očitavanjem novog PCP i izradom novog radnog lista i dijagrama za

gušenje;

Potpuno erodiran ili začepljen “čok” uslovljava zatvaranje bušotine, tj.

“čoka” preko glavnih ventila na ustima bušotine i upotrebu novog “čoka”, tj.

zamenu.

Rupa u bušaćim šipkama

• Pumpanjem u bušaće šipke materijala koji će začepiti rupu ili spuštanjem u bušaće šipke “tubinga sa pakerom”. Paker se postavlja ispod rupe u bušaćim šipkama i operacija gušenja se nastavlja preko “tubinga”;

• Primenjuje se frontalno potiskivanje u zatvoreni međuprostor (“bullheadin”) isplake i doteklog fluida u otvoreni kanal bušotine, čime se ugušuje dotok fluida i omogućuje vađenje alata;

• Vađenje alata kroz zatvoreni međuprostor (anularni preventer) je poslednje tehničko rešenje.

Glavna indikacija rupe u bušaćim šipkama je oštar pad pritiska u bušaćim

šipkama bez odgovarajuće redukcije pritiska na strani međuprostora;

Problem se može rešiti na više načina:

Bušaće šipke se nalaze visoko od dna bušotine ili nisu u bušotini

Dotok fluida, kada se alat nalazi visoko od dna bušotine ili nije u bušotini,

veoma je teško ili nemoguće sanirati;

Ako smanjeni stub isplake svojom gustinom ne može ugušiti bušotinu, ili

postoje realni uslovi da on izazove fraktora formacije u kanalu bušotine,

najispravnije rešenje je vratiti bušaće šipke kroz zatvoreni međuprostor

(preventer) ponovo na dno bušotine i dotok fluida ugušiti sa cirkulacijom sa

dna;

Uslovi u bušotini i nedovoljno obučeno osoblje na bušaćem postrojenju

ponekad ne dozvoljavaju spuštanje bušaćih šipki kroz zatvoreni preventer, i

tada se u praksi koristi frontalno potiskivanje kroz zatvoreni međuprostor,

tj. preventer (“bullheading”) isplake, gasa ili drugog fluida natrag u otvoreni

kanal bušotine.

Frontalno potiskivanje u zatvoreni međuprostor (“Bullheading”)

• Kada dotok fluida sadrži više H2S nego što se može tolerisati na površini;

• Začepljene ili polomljene bušaće šipke, što onemogućuje gušenje dotoka fluida sa dna bušotine;

• Suviše velik dotok gasa u bušotinu, što ostvaruje ekstremno visoke pritiske na ustima bušotine;

• Zona gubitaka ispod zone sa dotokom fluida suviše brzo prima isplaku koja se primenjuje kod gušenja;

• Dobija se na vremenu zbog nedostatka materijala ili opreme.

Frontalno potiskivanje ili pumpanje u zatvoreni međuprostor bušotine, tako da se isplaka i dotok iz formacije potiskuje nazad u najslabiji interval otvorenog kanala bušotine, nije standardna metoda za kontrolu bušotine;

Ova metoda se primenjuje u sledećim uslovima:

Postupak za frontalno potiskivanje “Bullheading”

Proceniti sve planirane pritiske u odnosu na otpornost na prskanje: kompletne BOP opreme; ugrađene kolone i formacija u kanalu bušotine;

Koristiti cementacioni agregat za pumpanje u bušotinu; Pripremiti velike količine isplake, jer ova metoda potiskuje isplaku u

formaciju bez povratne cirkulacije; Spojiti se na sigurna mesta u preventerskom sklopu i to iznad čeljusti za

zatvaranje oko bušaćih šipki, da bi se bušotina po potrebi mogla zatvoriti; Ako se pre pumpanja ostvare visoki pritisci kojima se prevazilazi

otpornost na prskanje gore navedenih elemenata, rasteretiti ptitisak ispuštanjem preko “čoka”, ali pri tome paziti da se ne dobije novi dotok fluida u bušotinu;

Nakon završenog pumpanja sačekati do pola sata da bi se teška isplaka istaložila, odnosno pala na dno bušotine.

Bitni nedostaci frontalnog potiskivanja “Bullheading”

Teško je prethodno planirati mesto primanja u bušotini, jer se potiskivanje isplake i fluida vrši u najslabije intervale u bušotini;

Postoji realna mogućnost za nastajanjue podzemne erupcije, pa čak i za prodor gasa iza zaštitne kolone;

Često se dešava da i uspešno obavljena operacija ne uguši dotok slojnog fluida u bušotini.

Frontalno potiskivanje u zatvoreni međuprostor (preventer) ima sledećih nekoliko bitnih nedostataka:

PRIMER- Vertikalna dubina bušotine, tj. dleto na dubini: Z = 3.000 m

- Prečnik bušenja, tj dleta : Db = 215,9 mm (8 ½”)

- Gustina isplake tokom bušenja, tj. pre dotoka : = 1,32 kg/dm3

- Tehnička kolona: 244,5 mmx 59,36 daN/m; N-80; D/O (9 5/8”x40 lb/ft; N-80; LTC)

ugrađena do dubine od: Htk = 1.600 m

unutrašnji prečnik : IDk = 224,4 mm- Gradijent frakturiranja na peti tehničke kolone: Gf = 1,80 kg/dm3

- Sastav alata tokom bušenja bušotine: a ) bušaće šipke: 127 mm (5”x19,5 lb/ft X-95 IEU kl.II R-2 NC-50) spoljašnji prečnik: ODbš = 127 mm (5”); unutrašnji prečnik: IDbš = 108,6 mm; dužina buš. šipki: Lbš = 2.870 m b) teške šipke: 158,75 mm (6 ¼”x2 1/2”x4”IF); spoljašnji prečnik:ODtš = 158,75 mm (6 ¼”); unutrašnji prečnik: IDtš = 63,5 mm; dužina teš.šipki: Ltš = 130 m- Isplačne pumpe F-1000 Triplex 6 3/4”x10”: kapacitet ispiranja po jednom hodu pumpe: 12 lit/hodu primenjeni kapacitet tokom bušenja : Q = 1.100 lit/min (92 hoda/min) pritisak na pumpi pri tom kapacitetu: pp = 120 bar smanjeni kapacitet ispiranja pumpom: Qsk = 550 lit/min (46 hoda/min)

pritisak pri smanjenom kapacitetu: PSK = 30 bar

Problematika tokom bušenja:Za vreme bušenja na dubini od Z = 3.000 m, primećen je dotok slojnog

fluida u kanal bušotine i bušotina je ( preventer) zatvorena;

Konstatovano je sledeće stanje:

Povećanje zapremine u isplačnim bazenima:Vd = 3.100 lit;

Pritisak u bušaćim šipkama iznosi : PBŠZ = 27 bar

Pritisak u međuprostoru : PUBZ = 43 bar

Zadatak:l. Odrediti dužinu dotoka slojnog fluida (Lfl ) u kanalu bušotine

2. Odrediti gustinu doteklog fluida, tj. tip fluida koji je ušao u bušotinu

3. Odrediti potrebnu gustinu isplake za gušenje dotoka fluida

4. Popuniti radni list za gušenje dotoka metodom “čekaj i otežavaj”

Rešenje:  1.  Dužina dotoka slojnog fluida u kanalu bušotine određuje se na osnovu jednačine : 

  Kako dotok fluida u kanalu bušotine prelazi dužinu teških šipki (130 m), potrebno je primeniti jednačinu : 

Dužina dotoka slojnog fluida u kanal bušotine iznosi: Lft = 168 m

mC

VL d

fl 5,1848,16

100.3

3

mlitODDC tšd /8,1610854,775,1589,21510854,7)( 4224223

mC

CLVLL tšd

tšfl 16894,23

8,161303100130

2

3

mlitODDC bšd /94,2310854,700,1279,21510854,7 4224222

mlODIDC bšk /88,2610854,71274,22410854,7 5225221

      2. Gustina tj. tip doteklog fluida određuju se na osnovu jednačine:

  Kako se izračunata gustina doteklog fluida nalazi u granicama od 0,12-0,36 kg/dm3, može se pretpostaviti da je u bušotinu ušao gasni slojni fluid.     3. Potrebna gustina isplake za gušenje dotoka dobija se iz jednačine:

 

Minimalno potrebna gustina isplake za gušenje dotoka slojnog fluida (bez sigurnosnog faktora) iznosi

3/34,01680981,0

274332,1

0981,0dmkg

L

pp

fl

bšubisfl

3/42,1411,132,130000981,0

27

0981,0dmkg

Z

pis

bšgu

3/42,1 dmkggu

Slojni pritisak:barHPP isvbšbSL 5,41532,130000981,0270981,0.

Parametar “r”:

vabh – zapremina prstenastog prostora na dnu bušotine dokle je došao dotok (l/m)

vap - zapremina prstenastog prostora na površini (kolona-bu.šip.) l/m

758,088,26

2

94,238,16

2

bšk

bšdtšd

ap

abh

v

vv

v

vr

Parametar “K” = 0,84 (iz dijagrama),

odnosi se na isplaku kod koje je dobijen dotok (1,32 kg/dm3)Maksimalni pritisak na površini,

kada gasni čep dostigne do dizne “čoka” sa isplakom 1,32 kg/dm3:

barP

v

PVKPPP

A

abh

SLisdbšbšA

52,9737,20

5,41531,1310084,00981,0

4

27

4

27

0981,042

2

max

2

max

Dužina gasnog čepa kada dostigne diznu “čoka”:

mLrKP

PL ft

A

SLpg 456168758,084.0

52,97

5,415

max

Maksimalno dozvoljeni pritisci u međuprostoru:

barMAASP

barHFGMAASP vkis

34,750981,01600)32,180,1(

)(....0981,0

1

1

barMAASP

barHFGMAASP vkgu

78,6209810,0160042,180,1

).....(0981,0)(

2

2

barMAASP

barLMASSPMAASP pgflis

18,1190981,045634,032,134,75

....0981,0

3

13

barP

v

PVKPPP

A

abh

SLisdbšbšA

52,9737,20

5,41532,1310084,00981,0

4

27

2

27

0981,042

2

max

2

max

4. Izračunavanje neophodnih zapremina: a) Zapremina isplake u bušaćim šipkama:   

    b) Zapremina isplake u teškim šipkama:   c) Zapremina isplake u međuprostoru otvorene bušotine: teške šipke-kanal bušotine:

 

    d) Zapremina isplake u međuprostoru otvorene bušotine: bušaće šipke-kanal bušotine

  e) Zapremina u međuprostoru zacevljene bušotine: bušaće šipke-zaštitne cevi:

 Ukupna zapremina isplake u bušotini iznosi:

litLIDV bšbšbš 600.267,584.2610854,728706,10810854,7 4242

litLIDV tštštš 4127,41110854,71305,6310854,7 4242

litLODDV tštšda 188.210854,71307,1589,21510854,7 4224221

lit

LHZODDV tštkbšda

406.3010854,7

130160030001279,21510854,74

224222

litHODIDV tkbštka 010.4310854,716001274,22410854,7 4224223

litVVVVVV aaatšbš 601.1024301030406218841226585321

2. Dotok gasa u međuprostor, posle završene cementacijeTaj fenomen može biti prouzrokovan prevelikom dehidratacijom cementa, skupljanjem cementa i neujednačenom hidratacijom cementaPritisak stuba cementne kaše na sloj smanjuje se vremenom sve

dok cementna kaša ne postigne početnu vezu, a taj smanjeni

pritisak svodi se na pritisak stuba vode koja se koristi za pripremu

cementne mešavineAko u gornjim delovima postoje iscrpljene formacije, može doći

do gubitka cementne kaše ili dehidratacije stuba cementa usled

čega se obrazuje cementni most u toj zoni. Cementni most prima pritisak stuba isplake, čime se smanjuje ukupni pritisak na donje gasne slojeve i moguć je dotok gasa

Preventivne metode za sprečavanje dotoka gasa nakon cementacije

Podešavanje visine stuba cementne kaše

Primena dvostepene ili više stepene cementacije

Primena dodatnog pritiska na površini

Podešavanje vremena vezivanja cementne kaše

Povećanje gustine vode za pripremu cementne kaše

Primena specijalnih cemenata, tj. cementnih kaša