4 Дәріс. Ұңғымаларды бекіту

Ұңғыларды бұрғылау кезінде үшінші ең қажетті жұмыс операциясы – ұңғы қабырғаларын бекіту.

Ұңғы қабырғалары жұмсақ, опырылатын және жарықшақты тау жыныстарынан тұруы мүмкін. Бұл учаскелерде опырылу, каверналардың түзілуі, жуу сұйықтарының жұтылуы, ұңғы қабырғаларының құлауы және т.б. сияқты шиеленістердің әртүрлі түрі болуы мүмкін. Бұл шиеленістер бұрғылау үрдісін бұзады және жиі жағдайларда апаттарға соқтырады. Сондықтан ұңғы қабырғаларын бекіту қажеттігі туындайды.

Ең қарапайым бекітудің түрі ұңғы қабырғасын белгілі бір уақыт ішінде тұрақты күйде ұстап тұратын сазды қабыршақ жасайтын ерітінділерді пайдалану болып табылады.

Бекітудің басқа бір тәсілі ұңғыларды әртүрлі тампонаж материалдармен тампонаждау болып табылады. Тампонаж материалдары ретінде саздар, цементтер, шайырлар, тез қататын қоспалар және т.б. пайдаланылуы мүмкін. Егер тампонаж материалы ретінде цемент қолданылса, онда ұңғыны бекіту операциясы цементация деп аталады.

Ұңғы қабырғаларын бекітудің ең түпкілікті тәсілі ұңғыға шегендеуші деп аталатын құбырлар түсіру болып табылады.

Қазіргі кезде болат және полиэтилен құбырлар кең тараған.

Болат құбырлар өте берік болады, бірақ оның кемшіліктері де бар, оның негізгілері: - коррозияға шалдығады;

- тізбек ауыр болады;

- қымбаттығы;

- химиялық агрессияға тұрақсыздығы және т.б.

Уранды жер асты сілтілендіру кезінде технологиялық ұңғыларды бекіткенде тек полиэтилен құбырлары пайдаланылады. Бұл болат құбырларының күкірт қышықылымен әрекеттескенде бұзылады және олардың қызмет ету мерзімі қысқарады.

Болат және полиэтилен құбырларының техникалық сипаттамалары 1 және 2 кестелерінде берілген.

1-кесте Болат шегендеуші және колонкалық құбырлардың техникалық сипаттамалары

Көрсеткіштер	ГОСТ 6238-52							ГОСТ 6238-77
Сыртқы диаметрі, мм: ниппельсіз	44	57	44	57	44	57	44	57	44	57	44	57	44	57	44
Ниппельді және колонкалық	44	57	44	57	44	57	44	57	44	57	44	57	44	57	44
Қабырғасының қалыңдығы, мм	3,5	3,75	3,5	3,75	3,5	3,75	3,5	3,75	3,5	3,75	3,5	3,75	3,5	3,75	3,5
ішкі диаметрі, ниппельді , мм	33,5	46,5	33,5	46,5	33,5	46,5	33,5	46,5	33,5	46,5	33,5	46,5	33,5	46,5	33,5
1 м құбырдың массасы, кг	3,7	5,0	3,7	5,0	3,7	5,0	3,7	5,0	3,7	5,0	3,7	5,0	3,7	5,0	3,7
Құбыр ұзындығы , мм: шегендеуші колонкалы
Құбырлардың механикалық қасиеттері : құбыр материалының беріктік шегі, МПа	650							850
Құбыр материалының ағу шегі, МПа	380							750
	14							12
Құбырлардың бұрандасының ұзындығы, мм: Шегендеуші	60
Колонкалық	40							-//-

2-кесте. ПНД 110 СТ ТУ 95-333-79 полиэтилен құбырларының техникалық сипаттамалары

	Сыртқы диаметрі, мм	Ішкі диаметрі, мм	Қабырғасының қалыңдығы, мм	Критикалық сығу қысымы , МПа	1 м құбырдың массасы, кг
	110	74	18	5,6	5,2
	140	104	18	3,4	6,9

2-кестенің жалғасы

	160	124	18	2,45	8Д
	210	174	18	1Д8	10,9

Ұңғымаларды бұрғылауда шегендеуші құбырлардың есебі

Ұңғыны бұрғылау сапасы, оның қызмет ету мерзімі көп жағдайда шегендеуші құбырлардың беріктігіне тәуелді. Осы факторлардың бірі өз салмағынан құбырлар үзілмейтін шегендеуші құбырларды түсірудің шекті рұқсат етілген тереңдігі болып табылады.

Құбырлардың салмаққа байланысты үзілу күшін келесі формула бойынша анықтауға болады:

, (1.4)

мұндағы Р_р – үзілу күші, Н;

-шекті рұқсат етілген түсіру тереңдігі, м;

- шегендеуші құбырлардың тегіс бөлігінің 1 м-ің массасы, кг;

-еркін түсу үдеуі, м/с²;

-қосылыстар есебінен тізбек салмағының өсу коэффициенті ( =1,1 муфталық қосылыстар үшін, =1,05 ниппельді және «құбырға құбыр» қосылыстары үшін);

ү_ж- жуу сұйығының тығыздығы, кг/м³;

ү_м – шегендеуші құбыр материалының тығыздығы, кг/м³.

Үзілу күші сонымен қатар келесідей анықталады

(1.5)

мұндағы - құбыр материалының ағу шегі, Мпа;

- шегендеуші құбырдың бұрандалы бөлігіндегі ойық бойынша шегендеуші құбыр қимасының ауданы, м²;

(1.1) және (1.2) өрнектерінің оң жақ бөліктерін теңестіріп және -ге қатысты шешсек, шегендеуші құбырларды түсірудің шекті рұқсат етілген тереңдігін анықтау үшін тәуелділік аламыз

(1.6)

Мұнда полиэтиленнен жасалған шегендеуші құбырларын түсірудің шекті тереңдігі шектелмейді, өйткені полиэтиленнің тығыздығы (0,92 0,96т) судың тығыздығынан (1,0 0,3т) немесе сазды ерітіндісінің тығыздығынан (1,15-1,2 т/м³) аз және бұл құбырлар ұңғыда батпайды. Оларды түсіру үшін ауырлатқыштар қолданады және бұрғылау аспабының көмегімен басады.

Бұл жағдайда шегендеуші құбырлар сығылуға есептеледі. Ұңғы қабырғасы мен шегендеуші құбыр арасындағы сақиналы саңылау цементтеледі. Цемент ерітіндісінің салмағынан құбыр сырты кеңістігінде құбырладың сығылуы болуы мүмкін.

Пайда болатын сығушы кернеулерді келесі тәуелділіктен анықтауға болады:

(1.7)

мұндағы - құбырларда пайда болатын сығушы кернеу, Па;

-цемент ерітіндісінің тығыздығы, кг/м³;

- жуу сұйығының тығыздығы, кг/м³;

-шегендеуші құбырды түсіру тереңдігі, м;

- шегендеуші құбырдың ішіндегі жуу сұйығының биіктігі, м.

Сығушы кернеудің есептелген мәнін құбыр материалының шекті беріктігімен салыстырады және құбырлар сығылмас үшін құбырлар материалының шекті беріктігі пайда болатын кернеу мәндерінен үлкен болуы қажет, яғни келесі шарт орындалуы тиіс

(1.8)