1. Podział wierceń mechanicznych obrotowych

W zależności od wielkości średnic wykonywanych otworów wiercenia mechaniczne obrotowe można podzielić na:

— normalnośrednicowe —o początkowej średnicy ≤ 500 mm,

— małośrednicowe o początkowej średnicy otworu wynoszącej ≤ 200 mm,

— wielkośrednicowe o najmniejszej początkowej średnicy ≤ 500 mm.

W zależności od sposobu zwiercania skały można podzielić na: — wiercenia rdzeniowe i wiercenia pełne

Biorąc pod uwagę sposób wprowadzania w ruch obrotowy przewodu wiertniczego (rur płuczkowych), wiercenia mechaniczne można podzielić na: — wiercenia stołowe (Rotary), — wiercenia wrzecionowe (zębatkowe, śrubowe, hydrauliczne)

W zależności od stosowanego napędu na: - spalinowe, - elektryczne

W zależności od miejsca umieszczenia silnika napędowego wiercenia można podzielić na: — wiercenia z silnikiem na powierzchni, - wiercenia z silnikiem na spodzie otworu wiertniczego, bezpośrednio nad świdrem. Do metod z silnikiem na spodzie otworu wiertniczego można zaliczyć: — wiercenia elektrowiertem, — wiercenia turbowiertem. - silnik hydrauliczny wgłębny.

W zależności od typu stosowanej koronki: - koronki diamentowe, - wiercenie śrubowe, - wiercenie koronkami z twardych spieków lub stopów.

W zależności od odchylenia otworu od pionu: - pionowe, - kierunkowe, - poziome.

W zależności od sposobu wynoszenia zwiercin z otworu: - z prawym obiegiem płuczki, - lewym (odwrotnym) obiegiem płuczki.

W zależności od sposobu przenoszenia i transportu wiertnicy: - stabilne, przewożone w blokach, - półprzewoźne,- przewoźne, montowane na platformach nośnych.

W zależności od celu: - poszukiwawcze, - inżynieryjno geologiczne, - hydrogeologiczne, - geologiczno poszukiwawcze, - konturujące, - eksploatacyjne, - studzienne, - specjalne, - zasilające.

2. Zasada wierceń obrotowych maszynowych:

Wiercenia te polegają na głębieniu otworu za pomocą świdra (koronki) wprowadzanego w ruch obrotowy energią mechaniczną. Zasada działania świdra: Świder podczas obrotów skrawa, ściera, kruszy skałę zaś na dnie otworu zaś zwierciny są wynoszone na powierzchnię za pomocą płuczki wiertniczej.

3. Czynniki wpływające na postęp wiercenia (szybkość): - rodzaj i charakter przewiercanych skał, - typ i konstrukcja świdrów, - średnica otworu, - nacisk osiowy na świder, - parametry technologiczne płuczki, - parametry technologiczne urządzenia wiertniczego, - wyszkolenie i fachowość obsługi.

4. Świdry do wierceń obrotowych:

Ze względu na sposób działania na skałę: - skrawające (zwiercaja skałe na drodze skrawania i odłupywania - skały miękkie i plastyczne), - gryzowe kruszą i miażdżą skałę za pomocą toczących się po dnie otworu gryzów mające na swej powierzchni frezowane zęby lub słupki, które zwierają skałę przez ścieranie i częściowo wykruszenie, - świdry diamentowe ścierają skałę (skały twarde, zwięzłe, jednorodne).

Świdry skrawające: ze względu na kształt i konstrukcje: - płaski dwuskrzydłowy (rybi ogon), - trójskrzydłowy, -czteroskrzydłowy, - paraboliczny, - spiczasty, - zacinający, - centrujący długi, - sześcioskrzydłowy, - wieloskrzydłowy, - różnorodna ich modyfikacja.

Parametry technologiczne świdrów skrawających: - kąt skrawania kąt pomiędzy przednią płaszczyzną ostrza świdra a płaszczyzną dna otworu, - kąt zaostrzenia kąt pomiędzy przednią i tylna płaszczyzną świdra, - prędkość obrotowa świdrów skrawających n<100 obr/min, - połączenie świdrów z obciążnikami (czopowe, mufowe - lepsze), - wykonuje się ze stali węglowej wyższej jakości przeznaczonej do ulepszania i stali chromowej przeznaczonej do ulepszania.

Świdry gryzowe. Pod względem konstrukcyjnym świdry gryzowe różnią się zasadniczo: ilością gryzów, kształtem, geometrią zębów, ustawieniem gryzów względem osi świdra, położeniem osi gryzów względem osi świdra, ułożyskowaniem, systemem przepływu płuczki, przeznaczeniem zależności od twardości przewiercanych skał.

Biorąc pod uwagę ilość gryzów: - jednogryzowe, - dwugryzowe, - trójgryzowe (kadłubowe, bezkadłubowe), - wielogryzowe.

Biorąc za kryterium uzębienie: - z zębami, - w postaci słupków.

Do parametrów konstrukcyjnych uzębienia zaliczamy: - wysokość zębów, - kąt zaostrzenia zębów, - podziałka i liczba zębów na poszczególnych gryzach, - podziałka i liczba zębów na poszczególnych wieńcach.

Ze względu na system przepływu płuczki: - z przepływem centralnym, - dyszowym, - przez dysze przedłużone, - z przepływem dyszowym z dodatkowym przelotem w osi świdra.

Ze względu na ułożyskowanie: - standardowe (łożysko kulkowe, ślizgowe), - ciągłe smarowanie łożysk, - łożysko wałeczkowe zastąpiono tuleja pływającą i korkiem oporowym, - łożysko wałeczkowe zastąpiono łożyskiem ślizgowym typu segmentowego, - łożysko kulkowe zastąpiono pierścieniem z uszczelnieniem składającym się z dwóch gumowych i dwóch metalowych pierścieni.

W zależności od przewiercanych skał: BM, M, S, T, BT. (wg.PN)

Oznaczenia wg IADC składają się z trzech syfr: - pierwsza cyfra od 1 do 8 charakteryzuje typ świdra i jego przeznaczenie, - druga od 1 do 4 określa typ skały (im większa tym świder do bardziej trwałych skał), trzecia od 1 do 9 opisuje właściwości konstrukcyjne świdrów.

Świdry diamentowe: Pod względem konstrukcyjnym świdry te różnią się między sobą: - składem trwałego spieku, -typem matrycy, - rodzajem diamentu, - ilością diamentów, - wielkością diamentu, - stopniem odsłonięcia diamentu, -sposobem rozmieszczenia diamentów, - kształtem geometrycznym, - rozmieszczeniem kanałów płuczkowych.

Stosowane są następujące gatunki diamentów: borts, ballas, Kongo, premium, karbonada, syntetyczne.

5. Koronki wiertnicze Ze względu na sposób urabiania skały: - koronki skrawające (zębate i skrzydłowe), - kruszące, (czterogryzowe do skał miękkich miękkich średniotwardych, sześciogryzowe z gryzami zębatymi frezowanymi do skał srednio twardych twardych twardych, sześciogryzowe z gryzami słupkowymi do skał bardzo twardych) - koronki ścierające (koronki diamentowe).

6. Rdzeniówki Ze względu na konstrukcje dzielimy na:

*zwykłe

- pojedyncze (składa się z koronki, urywaka rdzenia, kadłuba, łącznika dolnego, rury rdzeniowej, łącznika górnego)

- podwójne ze stałą i ruchomą rurą rdzeniową (koronka rdzeniowa, urywak rdzenia, dwie rury rdzeniowe, łącznik do połączenia z przewodem wiertniczym). Zewnętrzna rura rdzeniowa zwana pochwa mieści w sobie wewnętrzna rurę, w której znajduje się rdzeń.

*specjalne

7. Urywak rdzenia służy do oderwania rdzenia od calizny skały na dnie oraz zapobiega wypadnięciu z rury rdzeniowej w czasie wyciągania rdzenia. Rodzaje:

- płytkowy (łupkowy) skały miękkie, sypkie, kruche

- sprężynowy skały miękkie, średniotwarde

- pierścieniowy skały twarde.

8. Przewód wiertniczy Zadania przewodu przy wierceniu obrotowym:

- przenoszenie momentu obrotowego ze stołu wiertniczego do narzędzia wiercącego

- wywieranie nacisku na narzędzie wiercące

- umożliwienie przepływu płuczki na dnie otworu przy prawym obiegu płuczki

- umożliwienie transportu zwierciny na powuierzchnię przy odwrotnym obiegu płuczki

- możliwośc wykonywania prac pomocniczych (instrumentacja, usuwanie awarii, cementowanie, opróbowanie)

- sterowanie kątem odchylenia od osi otworu

Zestaw elementów do wiercenia metodą obrotową stołową (od góry)

- graniatki

- zaworu zwrotnego

- rur płuczkowych

- zworników

- łączników

- obciążników

- amortyzatorów drgań

- stabilizatorów

nazywamy przewodem wiertniczym. Świder nie należy do zestawu przewodu.

9. Graniatki służą do połączenia kolumny rur płuczkowych z głowicą płuczkową i do przeniesienia momentu obrotowego od stołu wiertniczego na przewód wiertniczy oraz na świder. Przekrój graniatek może być:

- kwadratowy

- sześciokątny

- ośmiokątny

- krzyżowy

Odmiany:

- typ I jednolity, na końce, której nakręca się dodatkowe łączniki robocze

- typ W wieloczęściowa, ma na końcach po dwa łączniki

10. Rury płuczkowe wykonywane są jako rury stalowe walcowane bez szwu. Wykonywane są ze spęcznieniami na końcach i ze względu na kształt spęcznienia dzielą się na:

- WS z końcami wewnętrznie spęczonymi

- ZS z końcami zewnętrznie spęczonymi

- WZS częściowo zewnętrznie i wewnętrznie spęczonymi - najczęściej stosowane.

Ze względu na możliwości łączenia rur płuczkowych ze złączkami i zwornikami możemy rury podzielić na:

- gw - gwintowane typu ws i zs łączone ze sobą złączkami lub zwornikami

- zg - do zgrzewania ze zwornikami wszystkich typów.

Średnice zewnętrzne rur: 6 5/8”, 5 ½”, 5”, 4 ½”, 4”, 3 ½”, 2 7/8”, 2 3/8”

Ze względu na długość:

- od 5,5 do 6,7 m

- od 8,2 do 9,1 m

- od 11,6 do 13,7 m

Ze względu na materiał (stal):

API: D, E-75, X-95,
P-105, S-135

PN: P-39, P-53, P-74,
P-95

Ze względu na zużycie wyróżniamy IV kategorie (IV na złom). Kryterium jest ilość odwierconych otworów.

Dwie lub trzy rury skręcone ze sobą za pomocą złączek lub zworników tworzą pas rur.

11. Zworniki służą do łączenia rur płuczkowych w przewód wiertniczy. Składają się z:

-czopa

- mufy

Zarówno czop jak i mufa mają:

- drobny gwint (narzędziowy) 8 zwojów na 1” do przykręcenia ich na końce rur płuczkowych

- gruby gwint (roboczy) 4-5 zwojów na 1” służący do skręcania obu części zwornika.

Wyróżnia się zworniki:

- do nakręcania

- do zgrzewania

Ze względu na przekrój przy rurach spęczonych do wewnątrz

- z wąskim przelotem ZWP

- z szerokim przelotem ZSP

Przy rurach spęczonych na zewnątrz

- wewnątrz gładkie ZGW

Wg. API

- z wąskim

- z szerokim

- z jednakowym

12. Łączniki służą do łączenia elementów przewodu wiertniczego oraz do łączenia z nimi narzędzi wiertniczych. Rodzaje: ze względu na długość:

- J - długość jednakowych wielkościach złączy

- R - długość różnych wielkościach złączy

Typy:

- czop i mufa

- dwie mufy

- dwa czopy

13. Obciążniki służą do wywierania swym ciężarem nacisku na świder i przyjmuje się nacisk 70-80%i usztywniania dolnej części przewodu wiertniczego (30-20%).

Rodzaje:

- gładkie

- z zatoczkami (podtoczeniami) pod elewator lub kliny

* o przekroju kwadratowym

* spiralnym

^normalne

^antymagnetyczne

Najmniejsza średnica zewnętrzna obciążników wynosi 95,2 mm, największa 287,75 mm.

Długość obciążników 6,1m, 9,14m, 12,8m. Stal chromowo-niklowo-molibdenowa.

Wyznaczanie długości obciążników:

l₀ - dl. Obciążników

k - wsp. uwzględniający sztywność rur

P- nacisk osiowy na świder

ρ_p - gęstość płuczki

ρ_s - 7700 kg/m³

m_o - masa obciążników o długości 1m.

14. Rurowanie i konstrukcja otworów wiertniczych.

Zadania rur okładzinowych:

- zabezpieczenie ściany otworu przed obsypywaniem

- oddzielenie od siebie pokładów produktywnych od warstw płonnych

- umożliwienie przyłączenia głowicy przeciwwybuchowej oraz głowicy eksploatacyjnej.

Projekt konstrukcji otworu wiertniczego składa się z:

1. Projektu orurowania otworu tzw. Schemat orurowania

- liczba kolumn

- średnice zew i wew poszczególnych kolumn

- grubość ścianek poszczególnych sekcji

- rodzaj i gatunek stali poszczególnych sekcji

- głębokość zapuszczania poszczególnych kolumn

- średnica świdrów do wiercenia pod poszczególne kolumny rur

2. Projekt uszczelnienia (zacementowania) poszczególnych kolumn rur

- wysokość słupa zaczynu poza każdą kolumną rur okładzinowych

- właściwości technologiczne zaczynu i kamienia uszczelniającego.

15. Czynniki wpływające na rodzaj konstrukcji otworu wiertniczego:

1. Geologiczne

- stabilność

- przepuszczalność

- gradienty ciśnień złożowych, geostatycznych, szczelinowania

- występowanie poziomów perspektywistycznych oraz wód złożowych

2. Techniczne

- przeznaczenie otworu

- rodzaj i sposób wiercenia

- metoda dowiercania

- stan uzbrojenia technicznego

3. Wymagana średnica ostatniej kolumny rur okładzinowych

4. Długość wyjścia kolumny rur poniżej buta poprzedniej kolumny rur

5. Możliwość zapuszczenia rezerwowej kolumny rur.

16. Rodzaje kolumn rur okładzinowych:

1. Kolumna wierzchnia (wstępna, blaszanka)

- długość najczęściej
4-15 m, max do 70 m.

- średnice 24 ½”, 21”, 20”, 15 5/8”, 16”.

2. Kolumna prowadnikowa (kierunkowa, konduktorowa)

- długość 50-1200 m

- średnice 16”, 13 3/8 ”.

3. Kolumna pośrednia (techniczna). Mogą być od 1 do 3 w zależności od warunków i głębokości

- średnice 13 3/8 ”,
11 ¾”, 10 ¾”, 9 5/8” 8 5/8”, 7 5/8”, 7”, 5 ½” 5”, 4 ½”, 6 5/8”.

4. Kolumna eksploatacyjna

-średnice 7”, 6 5/8”, 5 ½”, 5”, 4 ½”.

Do=Dm+k [mm]

Do - średnica świdra [mm]

Dm - średnica zew mufy [mm]

k - prześwit [mm] kЄ(30÷80)

17. Ciśnienie złożowe (porowe)

jest to ciśnienie pod jakim znajduje się płyn złożowy w poziomie stanowiącym skałę zbiornikową. Pz=H*Gz [Pa]

H - głębokość spągu warstwy [m]

Gz - gradient ciśnienia złożowego [Pa/m]

Gradient ciśnienia - wielkość przyrostu ciśnienia przypadająca na jednostkę głębokości

18. Ciśnienie hydrostatyczne - jest to ciśnienie wywierane przez słup płuczki o wysokości H i gęstości właściwej ρ_p

Ph=H*g*ρ_p [Pa]

γ_pł=g*ρ [N/m³]

Ph=H* γ_pł

19. Ciśnienie geostatyczne (ciśnienie górotworu) jest to ciśnienie wywierane przez skały stanowiące nadkład wraz z płynami znajdującymi się w tych skałach.

Pg= g∑hi*gi [Pa]

hi - miąższość poszczególnych warstw [m]

g - przyspieszenie ziemskie [m/s²]

ρ- gęstość skały danej warstwy [kg/m³]

20. Ciśnienie szczelinowania jest to ciśnienie, przy którym następuje zniszczenie skały pod wpływem przekroczenia wytrzymałości szkieletu skały i przezwyciężenia płynu wypełniającego tę skałę. Jest to ciśnienie, przy którym występują zaniki i ucieczki płuczki.

[Pa]

Pz - cieśn. Złożowe [Pa]

Pg - cieśn. Geostatyczne [Pa]

µ - liczba Poissona

µЄ(0,1÷0,45)

21. Rury okładzinowe

Charakterystyka:

1. Sposób wytworzennia

- rury walcowane (bez szwów) technika obróbki na gorąco oraz dodatkowo poddane obróbce na zimno

-spawane

*przez prasowanie na gorąco brzegów wzdłuż rury

*elektrycznie tj kontaktowo

2. Połączenia

- rury ze złączami gwintowymi

- rury z końcówkami do spawania elektrycznego

3. Konstrukcja połączeń

- złączkowe

- bezzłączkowe

4. Długość

- 4,9-7,6 m

- 7,6-10,4

- powyżej 10,4 m

5. Gatunek stali

- PN: 0,55, 0,65, 0,70, 0,88

- API: H-40, I-55, K-55, C-75, N-80, C-95, P-105, P-110, V-150.

22. Rodzaje połączeń gwintowych rur okładzinowych

1. złączkowe

- z gwintem trójkątnym zaokrąglonym

- z gwintem krótkim dla otworów płytszych płytszych szerokich

- szerokich gwintem długim dla otworów głębokich

2. bezzłączkowe

- z gwintem trapezowym Extreme-Line. Jest wodo i gazoszczelny, natomiast wytrzymałość tego połączenia odpowiada 90% wytrzymałości rur w caliźnie

- z gwintem trójkątnym GW

- połączenia nie objęte normami.

23. Rodzaje połączeń rur okładzinowych przez spawanie

- kielichowe spawane

- złączkowe spawane

- dwukielichowe spawane

- spawane na styk

- spawanie rur typu czop-mufa.

24. Siły działające na kolumnę rur okładzinowych.

1. zgniatające - w wyniku występowania różnicy ciśnień na zewnątrz i wewnątrz kolumn rur tzw. efektywne ciśnienie zgniatajace

2. rozciągające w połączeniach gwintowych gwintowych gwintowych caliźnie - wywołane ciężarem własnym rur - zapuszczanie rur lub siłami powstałymi podczas wyciągania lub cementowania rur

3.zginające - poprzeczne siły ściskające występujace występujące miejscach dużych dużych nagłych odchyleń osi otworu

4. rozrywające- wwskutek występowania ciśnienia wewnętrznego - pochodzi od ciśnienia złożowego.

5. ściskające - w wyniku podparcia kolumny o dno otworu

6. wybaczające - w wyniku obciążenia kolumny rur siłami ściskającymi pochodzącymi od ciężaru własnego

7. inne siły dynamiczne - pochodzące od naprężeń, wynikające ze zmian temperatury, pochodzące od ciśnienia bocznego górotworu.

25. Projekt kolumn rur okładzinowych

- typ połączenia rur okładzinowych (złączkowe, bezzłączkowe)

- materiał i gatunek stali z której wykonane są rury

- długość poszczególnych odcinków kolumny rur o różnych grubościach ścianek i gatunków stali

26. Metody obliczania wytrzymałościowego kolumn rur okładzinowych

1. graficzna

2. analityczna uwzględziająca

- ciś zgniatające

- siłę rozluźniającą połączenie gwintowe

naprężenie zastępcze

- dopuszczalne ciśnienie wewnętrzne.

27. Płuczka

Płyn krążący w otworze wiertniczym oraz w urządzeniach napowierzchniowych, który wynosi zwierciny z dna otworu na powierzchnię nazywa się płuczka wiertniczą.

W technologiach wiertniczych stosowane są różnego rodzaju płuczki a ich rodzaj zależy od rodzaju przewiercanych skał. W większości przypadków płuczki są układami polidyspersyjnymi, natomiast w składzie fazy stałej znajdują się cząstki o rozdrobnieniu suspensyjnym jak i koloidalnym.

28. Zadania płuczki wiertniczej

- oczyszczanie dna otworu ze zwiercin

- wynoszenie zwiercin z dna otworu na powierzchnie

- wywieranie przeciwciśnienia na przewiercane skały

- stabilizowanie ścian otworu w skałach słabozwięzłych

- obniżenie wytrzymałości mechanicznej zwiercanych skał w skutek efektu adsorpcji

- chłodzenie narzędzia zwiercającego

- utrzymywanie w stanie zawieszenia zwiercin i odruchów skalnych w czasie przerw w krążeniu płuczki

- zmniejszenie tarcia przewodu wiertniczego o ścianę otworu i rury okładzinowe

- przenoszenie energii na dnie otworu

29. Płuczki wiertnicze mogą być oparte na:

1. ropie

- proste

- odwrotne

2. wodzie

- samorodne

- iłowe dyspergowane

- iłowo-polimerowe

- beziłowe

- inhibitowane jonami

3. pneumatyczne

- powietrzne

- gazowe

- aeryzowane

30. Materiały oraz odczynniki chemiczne stosowane w technologiach płuczkowych:

1. materiały do obciążania płuczek

2. odczynniki do regulowania lepkości płuczki

3. odczynniki do obniżania filtracji płuczek

4. środki antyfermentacyjne

5. środki flokulujące

6. środki SPCz w tym środki przeciwpieniące, smarne i emulgatory

7. inhibitory korozji

8. materiały kolmatacyjne (służą do likwidacji stref chłonnych górotworu)

31. Materiały do obciążania płuczki: powinny charakteryzować się:

- wysoką gęstością

-dobrym przemiałem

- małą zawartością szkodliwych domieszek

- niska twardością

- odpornością na wysoka temp.

Do obciążania płuczek stosowane mogą być:

- sproszkowane rudy żelaza

- sproszkowany baryt

- sproszkowane odpady powstałe w procesach metalurgicznych

- kreda mielona

32. Materiały i obciążniki do regulacji lepkości płuczki wiertniczej:

Duża lepkość płuczki powoduje:

- zmniejszenie prędkości wiercenia

- wzrost oporu przepływu

- trudności w oczyszczaniu i odgazowaniu płuczki

Wzrost lepkości płuczki może być spowodowany następującymi czynnikami:

- wzrostem fazy stałej

- wprowadzeniem materiałów obciążających do płuczki

- skażenia płuczki różnymi elektrolitami

- destrukcją wysokiej temp.

W zależności od przyczyny wzrostu lepkości płuczki stosuje się różne metody i środki do jej obniżania.

Materiały stosowane do regulowania lepkości płuczki można podzielić na dwie grupy:

1. do powiększenia lepkości (bentonity, pochodne celulozy oraz materiały skrobiowe do regulacji filtracji)

2. do zmniejszenia lepkości płuczki w postaci:

- materiałów upłynniających organicznych i nieorganicznych np. ługi posulfitowe, kluta

- dyspergatorów

33. Materiały i odczynniki do regulowania filtracji płuczki:

Do obniżania filtracji płuczki stosujemy:

- koloidy ochronne zwane stabilizatorami

- odczynniki chemiczne wiążące trwałe elektrolity powodujące koagulację

- związki powodujące wzrost dyspersji iłu w wodzie (płuczce)

Do najważniejszych koloidów ochronnych stosowanych do regulacji filtracji płuczek wiertniczych należą:

* materiały skrobiowe hydrolizowane - rotosol, rotonag, skrobia modyfikowana - rotokal, rototerm. Preparaty skrobiowe są odporne do temp 120°C - wyjątek ma rototerm - do 150°C

* pochodne celulozy (karboksymetyloceluloza KMC, karboksymetyhydroceluloza KMHC)

odporne na działanie elektrolitu.

* poliakrylomityle 0,01-0,1%

Materiały skrobiowe dodajemy w ilości od 2 do 4% wagowo w stosunku do płuczki. Pochodne celulozy 0,5-2,0%.

34. Sposoby sporządzania płuczki wiertniczej:

Możemy ją sporządzać za pomocą różnego rodzaju mieszalników:

- łopatkowych

- hydraulicznych (lej hydrauliczny). Czas dyspersji płuczki wynosi min 24h.

35. Obiegi płuczek wiertniczych:

1. Prawy - płuczko tłoczona jest przez przewód wiertniczy a zwierciny wynoszone są na powierzchnię przestrzenią międzypierścieniową (wiercenia mało- i normalnośrednicowe)

2. Odwrotny (lewy) - płuczka zatłaczana jest przestrzenią pierścieniowa a zwierciny wynoszone są na powierzchnię przez przewód wiertniczym (wiercenia wielkośrednicowe).

* z podnośnikiem powietrznym

- z przewodem powietrznym umieszczonym wewnątrz rur płuczkowych

- z przewodem powietrznym umieszczonym na zewnątrz rur płuczkowych

* z pompą ssącą

* z pompą strumieniową

- umieszczoną w otworze wiertniczym

- umieszczoną nad poziomem płuczki w otworze

* z pompą strumieniową wspomaganą podnośnikiem powietrznym

- z rurką powietrzną umieszczoną wewnątrz rur płuczkowych

- z rurkami powietrznymi umieszczonymi na zewnątrz rur płuczkowych

3. Specjalny

* podwójny

- podwójny lewy

- podwójny prawy

* miejscowy

36. Metody oczyszczania płuczki:

1. mechaniczne

- koryto płuczkowe dwurzędowe

- sito wibracyjne

- urządzenie hydrocyklonowe (hydrocyklony)

- wirówki

2. hydrauliczne

3. chemiczne

37. Metody działania zmniejszającego zawartość fazy stałej w płuczce:

- przeciwdziałanie dyspersji zwiercin wynoszonych przez płuczkę (inhibitowanie jonowe, separujące fazę olejową)

- oddzielanie mechaniczne zwiercin z płuczki (przesiewacze, hydrocyklony, wirówki)

- oddzielanie chemiczne zwiercin płuczki (flokulacja)

38. Prewencyjne metody oczyszczania płuczki:

* inhibitowanie jonowe - zapobieganie hydratacji cząstek stałych przez wprowadzanie elektrolitów do płuczki lub sporządzanie płuczki na bazie elektrolitów.

* inhibitowanie separujące - zapobieganie hydratacji cząstek stałych poprzez wprowadzenie do płuczek roztworów polimerów jonowych lub niejonowych, mających tendencję do otaczania zwiercin monomolekularną błonką, co zapobiega oddziaływaniu wody na zwierciny, a co za tym idzie ich dalszej dyspersji

* inhibitowanie dodatkiem oleju - ciągła faza olejowa zapobiega hydratacji zwiercin, co z kolei ułatwia ich oddzielenie na sitach wibracyjnych.

39. Metody oczyszczania ze względu na sposób oddzielenia fazy stałej:

1. Prewencyjne (inhibitowanie jonowe, separujące faza olejową)

2. Wstępne

- przesiewanie (sita wibracyjne)

- sedymentacja (zbiorniki sedymentacyjne, koryta płuczkowe)

- flokulacja

3. korygujące

- odpiaszczanie (hydrocyklony odpiaszczające)

- odmulacze (baterie hydrocyklonów odmulających)

- odwirowanie (wirówki dekantujące)

- elektroforeza

40. Skład granulometryczny fazy stałej w płuczkach wiertniczych wg. API.

- cząstki większe od 74µm - piasek

- cząstki w granicach 2 - 74µm - cząstki drobnodyspersyjne

- cząstki mniejsze od 2µm - koloidy. Nazwami tymi określa się wszystkie cząstki o ustalonych wielkościach niezależnie od ich składu mineralnego.

41. Uzbrojenie techniczne kolumn rur okładzinowych:

1. Elementy dolnej części kolumny

- but cementacyjny z zaworem i prowadnikiem

- zawory zwrotne

- łącznik bezpieczeństwa

- pierścień oporowy dla dolnego klocka cementacyjnego

2. Zewnętrzne elementy uzbrojenia kolumny

- prowadniki (centralizatory)

- skrobaki i wycieraki osadu iłowego

- pierścienie oporowe (opaski ustalające)

3. Głowica cementacyjna

4. Klocki cementacyjne (rozdzielają płuczkę od cementu)

5. Mufy cementacyjne (do cementowania dwu-, wielostopniowego)

6. Manszety cementacyjne.

7. Dodatkowy osprzęt stosowany w zależności od wybranej metody cementowania kolumn (wieszaki linera, pakery, korki mostowe, testery i opóźniacze przewodu.

42. Buty cementacyjne:

Zadania:

- wzmocnienie dolnej części kolumny rur

- dobre prowadzenie kolumny rur podczas zapuszczania

- umożliwienie przepływu zaczynu do przestrzeni pierścieniowej otworu

- niedopuszczenie do powrotu zaczynu do wnętrza rur (zawór zwrotny)

- ułatwia cementowanie przez przewód wiertniczy (wkładka w postaci tulejki - siedliska)

- odizolowanie zaczynu wytłoczonego poza but, od warstw leżących poniżej buta.

Rodzaje:

- z zaworem kulkowym

- z zaworem grzybkowym

Odmiany:

- z przepływem prostym (środkowym)

- z przepływem wirowym (środkowym i bocznym).

43. Prowadniki rur okładzinowych:

Zadania:

- osiowe (centryczne) ustawienie kolumny rur okładzinowych

- zmniejszenie powierzchni kontaktu między kolumna rur a ściana otworu

- oczyszczanie ściany otworu z osadu iłowego w trakcie zapuszczania kolumny

- zwiększenie wytrzymałości mechanicznej oraz przyczepności stwardniałego zaczynu

Rodzaje:

- sztywne

- sprężynowe

*jednolite z miedzianą obejmą rury J

*zawiasowe z dzieloną obejmą rur Z

- spawane

- niespawalne

Sposoby mocowania prowadników na kolumnie rur:

- na pierścieniu ustalającym

- pomiędzy dwoma pierścieniami ustalającymi

- na złączu rur okładzinowych

- pomiędzy złączem rur okładzinowych a pierścieniem ustalającym (oporowym).

44. Skrobaki osadu iłowego:

1. Pierścieniowe - gdy kolumna rur jest podnoszona i opuszczana w procesie jej uszczelnienia

- sprężynowe

- linowe

2. Listwowe (wycieraki) - podczas samego obracania kolumny rur lub podczas obracania z równoczesnym podnoszeniem i opuszczaniem.

Zadania:

- mechaniczne usunięcie nieruchomej przyściennej warstwy płuczki oraz najbardziej uwodnionej warstwy osadu iłowego

- niszczenie tiksotropowej struktury płuczki znajdującej się w pobliżu ściany otworu

- rozprowadzenie zaczynu uszczelniającego na całym przekroju pierścieniowym przestrzeni pozarurowej

- wzmocnienie płaszcza stwardniałego zaczynu uszczelniającego

Szczególnie należy stosować skrobaki i wycieraki nad i pod horyzontem produktywnym.

45. Pierścienie ustalające (opaski zaciskające):

Służą do:

- mocowania elementów uzbrojenia na kolumnie rur

- podtrzymywania lub ograniczenia przesuwu elementów uzbrojenia technicznego kolumny rur

Rodzaje

- śrubowe

- klinowe

46. Zawory zwrotne:

Zapobiegają powrotnemu przepływowi zaczynu z przestrzeni pierścieniowej do wnętrza kolumny rur w wyniku różnicy ciśnień hydrostatycznych słupów zaczynu (poza rurami) i przybitki (w rurach). Rodzaje:

- kulkowe

- grzybkowe

- klapowe talerzowe)

47. Klocki cementacyjne:

W technologii cementowania dwuklockowego stosujemy dwa klocki o różnych rozwiązaniach konstrukcyjnych. Dolny klocek (drożny) oddziela płuczkę znajdującą się w rurach okładzinowych od tłoczonego zaczynu cementacyjnego. Górny klocek cementacyjny (lity, niedrożny) oddziela zaczyn cementowy od przybitki.

48. Głowice cementacyjne:

Są elementami łączącymi rurociągi tłoczne agregatów z kolumna rur okładzinowych i powinny one umożliwić pomieszczenie dla:

- dwóch klocków dla cementowania jednostopniowego

- klocka górnego I-go stopnia oraz kuli lub bąbki i klocka górnego II-go stopnia przy cementowaniu dwustopniowym.

Ze względów konstrukcyjnych możemy wyróżnić:

- głowice cementacyjne jednoklockowe

- dwuklockowe

- głowice do cementowania rur traconych (linerów).

49. Cementowanie kolumn rur okładzinowych:

Czynniki wpływające na skuteczność uszczelnienia kolumn rur:

1. stan techniczny otworu

2. metoda cementowania

3. rodzaj zaczynu uszczelniającego

4. stopień wyparcia płuczki wiertniczej z przestrzeni pierścieniowej otworu zależy od:

* charakteru przepływu cieczy

- turbulentny (burzliwy)

- tłokowy (sublaminarny, korkowy, strukturalny), gdy prędkość przepływu zaczynu w przestrzeni pierścieniowej nie przekracza
0,5 m/s

* stopnia centryczności kolumny rur w otworze

* sposobu uzbrojenia technicznego kolumny

* poruszania (obracania) kolumną rur

5. rodzaj cieczy buforowej.

50. Ciecz buforowa zatłaczana jest pomiędzy płuczką znajdującą się w otworze a zaczynem i ma za zadanie:

- rozdzielić płuczkę od zaczynu w celu niedopuszczenia do zanieczyszczenia tych cieczy i zmiany ich parametrów technologicznych

- ułatwienie wypierania płuczki

- ułatwienie szybszego przejścia zaczynu w przepływ burzliwy

- zwiększenie czasu kontaktu zaczynu ze ścianą otworu wiertniczego.

Ze względu na swój charakter wyróżniamy:

- ciecze wypierająco - rozdzielające

- przepłukująco - neutralizujące

- wyprzedzające

Rodzaje cieczy buforowych:

- woda

- wodne roztwory soli

- wodna zawiesina bentonitu

- zaczyny o dużym WDC

- emulsje

- lepkosprężyste ciecze wypierające (polimerowe)

51. Metody uszczelniania kolumn rur okładzinowych:

- bez użycia klocków

- jednoklockowe

- dwuklockowe (metoda Perkinsa)

- rurowe (system rurek zasilających o małej średnicy - docementowywanie)

- manszetowe

- na zakładkę

- dwustopniowe

- wielostopniowe

- odwrotne

- kolumn rur traconych

- poziomych (horyzontalnych) odcinków otworów kierunkowych.

52. Algorytm obliczania jednostopniowego uszczelnienia kolumn rur:

1. objętość zaczynu uszczelniającego

2. masa suchego cementu do sporządzenia 1m³ zaczynu

3. gęstość zaczynu uszczelniającego

4. masa suchego cementu do sporządzenia zaczynu o obliczonej objętości

5. masa wody zarobowej (objętość) do sporządzenia zaczynu o obliczonej objętości

6. objętość cieczy buforowej

7. objętość przybitki do wytłoczenia zaczynu

8. maksymalne końcowe ciśnienie w głowicy cementacyjnej

- wynikające z różnicy ciśnień hydrostatycznych (wewnątrz kolumny i przestrzeni pierścieniowej)

- potrzebne na pokonanie oporów przepływu

9. określenie wymaganego strumienia objętości tłoczenia pomp agregatu uszczelniającego

10. wybór agregatu uszczelniającego

11. liczba agregatów uszczelniających

12. czas wytłaczania zaczynu cementacyjnego

13. sumaryczny czas uszczelniania kolumny rur okładzinowych

14. wybór receptury zaczynu uszczelniającego

15. dopuszczalny czas uszczelnienia kolumn rur okładzinowych.

53. Cementy wiertnicze:

Zabiegi uszczelniające maja na celu:

- uszczelnianie przestrzeni pierścieniowej pomiędzy przewierconym górotworem a rurami okładzinowymi

- uszczelnianie przestrzeni niewypełnionych zaczynem podczas pierwotnego zabiegu uszczelniania kolumn rur lub w innych awaryjnych przypadkach (uszczelnienie wtórne, docementowanie)

- uszczelnienie w nieorurowanym otworze warstw strefy przyodwiertowej, w której występują zaniki płuczki (likwidacja ucieczek i zaników płuczki)

- wzmocnienie sciany otworu wiertniczego w warstwach mało stabilnych (wykonywanie tzw korków wzmacniających)

- izolacja wybranych części otworu wiertniczego w celu wykonania opróbowania wybranych warstw (wykonanie tzw mostów technologicznych)

- uszczelnianie wolnej objętości po odwierconym otworze (likwidacja otworu).

54. Zaczyny uszczelniające w technologiach wiertniczych powinny spełniać wymagania:

1. gęstość zaczynu powinna być dobrana w zależności od istniejących warunków geologicznych

2. zaczyn powinien posiadać odpowiednie właściwości reologiczne

3. odpowiednia konsystencja oraz czas przetłaczalności zaczynu po jego sporządzeniu

4. receptura zaczynu powinna umożliwiać regulację zarówno początku jak i końca wiązania w szerokim zakresie przy uwzględnieniu istniejących warunków otworowych

5. zaczyn po zatłoczeniu w ośrodek górotworu powinien szybko wiązać

6. świeży zaczyn powinien posiadać mały odstój i niską filtrację oraz być stabilny po zatłoczeniu do górotworu

7. zaczyn podczas zatłaczania i po jego zakończeniu powinien być odporny aż do jego związania na erozyjne oddziaływanie wód złożowych

8. efekty egzotermiczne podczas wiązania zaczynu powinny być w dopuszczalnych granicach

9. zaczyn powinien zapewniać wiązanie w środowisku wodnym

10. zaczyn po zatłoczeniu powinien tworzyć po krótkim okresie czasu zaczyn charakteryzujący się:

- odpowiednią wytrzymałością mechaniczną

- wysoką odpornością na korozję fizyczną, chemiczną i biologiczną

- dużą odpornością na działanie silnie zmineralizowanych wód agresywnych

- wysoka odpornością na działanie mikroorganizmów

11. zmiany objętości stwardniałego zaczynu powinny być z tendencją do minimalnej ekspansji

12. stwardniały zaczyn nie powinien ulegać rozkruszeniu i niepożądanemu pękaniu

13. zarówno świeży jak i stwardniały zaczyn powinien charakteryzował się dobrą współpracą z górotworem

14. składniki wchodzące w skład receptury zaczynu powinny być:

- niepalne

- nietoksyczne

- umożliwiać regulację założonych parametrów technologicznych

- zapewniać łatwy transport

15. możliwośc sporządzenia zaczynu w warunkach otworowych

16. względnie niski koszt jednostkowy zaczynu

17. zaczyn powinien charakteryzować się brakiem szkodliwego oddziaływania na środowisko naturalne.

55. Pomiar parametrów technologicznych świeżych i stwardniałych zaczynów:

1. rozlewność wg. Stożka AżNII. Min średnica okręgu 90 mm, max 260 mm. Rozlewność nie mniejsza niż 140 mm.

2. gęstość wg. Wagi typu Baroid lub piknometru

3. sedymentacja, odstój

4. czas wiązania

- w temp odpowiadającej 20°C (±2°C ) mierzymy za pomocą przyrządu Vicata

- w temp odpowiadającej temp otworu pod ciśnieniem atmosferycznym

- w warunkach odpowiadających warunkom otworowym (cień do 95 MPa i temp 200°C) przyrząd superVicat.

Czas wiązania obejmuje pomiar początku i końca wiązania. Za początek wiązania uważa się czas od sporządzenia zaczynu do momentu, gdy igła Vicata zanurzy się na 1 do 3 mm od spodu próbki. Za koniec wiązania uważa się czas od momentu sporządzenia zaczynu do momentu gdy igła Vicata zanurzy się conajwyżej na 1 do 2 mm od góry próbki. Natomiast czas wiązania jest to czas od sporzadzenia do końca wiązania.

5. czas gęstnienia wg pomiaru na konsystometrze. Jest to czas od sporządzenia zaczynu do momentu, gdy lepkość zaczynu osiągnie wartość 40 P. Konsystomert umożliwia określenie czasu przetłaczalności zaczynu dla warunków otworowych.

6. wytrzymałość mechaniczna w funkcji czasu na:

- zginanie (aparat Michaelisa)

- ściskanie (prasa hydrauliczna)

Czas po jakim określamy te parametry to 24 h, 48 h, 7 dni i 28 dni. Parametry mechaniczne określamy dla znormalizowanych próbek o wymiarach 160x40x40 mm.

7. przepuszczalność mierzona powietrzem po dwóch dniach utwardzenia

8. przyczepność po dwóch dniach utwardzenia (do stali).

56. Każdy zaczyn stosowany w technologiach wiertniczych musi składać się z dwóch składników:

1. spoiwa

2. rozpuszczalnika.

W zależności od potrzeb mogą być stosowane:

- środki modyfikujące własności

- wypełniacze

Odpowiednio dobrany wypełniacz może również spełniać funkcję środka modyfikującego. Wypełniacze również obniżają koszt jednostkowy zaczynu.

57. Cementy wiertnicze

Cementy wg. API dzielą się na klasy od A do G i typy.

Klasy dotyczą głębokości ich stosowania, natomiast typy - odporności na korozję siarczanową.

*Typ I - zwyczajny „0”

* Typ „MSR” - średnioodporny na korozję siarczanową

* Typ „HSR” - wysokoodporny na korozje siarczanową.

W Rosji obowiązuje norma GOST i cementy wiertnicze dzielą się na cztery grupy w zależności od temp panującej na dnie otworu:

1. do warunków zimnych temp<40°C

2. do warunków gorących temp<70°C

3. do warunków bardzo gorących temp do 120I

4. do warunków nadzwyczaj gorących temp>120°C.

58. Cementy powszechnego użytku

Cement zgodnie z normą PN-B-19701 oznaczany jest jako CEM. Jest to spoiwo hydrauliczne, drobnozmielony materiał nieorganiczny, po zmieszaniu z wodą tworzy zaczyn wiążący i twardniejący na drodze hydratacji, który w wyniku związania tworzy trwały i wytrzymały materiał także w środowisku wodnym.

W skład cementu mogą wchodzić:

1. składniki główne

2. składniki drugorzędne nie przekraczające 5%

3. siarczan wapnia (gips) do regulacji czasu wiązania

4. dodatki nie przekraczające 1% wagowo.

59. Składniki główne to:

- klinkier portlandzki K

- granulowany żużel wielkopiecowy S

- pucowany

*naturalne P skały wulkaniczne

*przemysłowe Q termicznie aktywowane gliny lub łupki

- popioły lotne

* krzemionkowe N

* wapienne W

- wapień (kamień wapienny) L

- pył krzemionkowy D

60. Rodzaje cementów powszechnego użytku:

- CEM I portlandzki

- CEM II portlandzki wieloskładnikowy

- CEM III hutniczy

- CEM IV pucolanowy

- CEM V wieloskładnikowy

61. Ze względu na wytrzymałość cementy można podzielić na następujące klasy:

- klasa 32,5 MPa

- klasa 42,5 MPa

- klasa 52,5 MPa

Klasa oznacza minimalna wytrzymałość na sciskanie po 28 dniach.

Każdą z tych klas można podzielić na dwie grupy:

1. cementy o normalnej wytrzymałości wczesnej „N”

2. cementy o wysokiej wytrzymałości wczesnej „R”

62. Domieszki:

Domieszkami nazywamy produkty chemiczne, które dodawane są do zaczynów w ilościach niewiększych niż 5% (wagowo). Dodawane są w celu modyfikacji określonych właściwości technologicznych zarówno świeżego jak i stwardniałego zaczynu.

Mogą one być substancjami:

- organicznymi

- nieorganicznymi

a charakter ich działania jest inny a niżeli dodatków mineralnych. Domieszki mogą być również:

- płynne

- stałe.

63. Klasyfikacja domieszek wg ASTMC94-92:

Typ A - zmniejszające ilość potrzebnej wody zarobowej

Typ B- opóźniające wiązanie

Typ C przyspieszające wiązanie

Typ D - zmniejszające ilość wody zarobowej i opóźniające wiązanie

Typ E - zmniejszające ilość wody zarobowej i przyśpieszające wiązanie

Typ F - superplastyfikatory

Typ G - superplastyfikatory i opóźniacze wiązania

64. Dodatki

Dodatek - jest to bardzo drobno zmielony materiał do tej samej miałkości co cement, który dzięki swym właściwościom fizycznym bardzo korzystnie wpływa na niektóre parametry technologiczne zarówno świeżych jak i stwardniałych zaczynów. Dodatki są zwykle chemicznie obojętne ale również mogą posiadać właściwości hydrauliczne (wiążące) lub wchodzić w reakcje ze składnikami zaczynu.

65. Dodatki przyspieszające czas wiązania:

- chlorek wapnia przy koncentracji

* od 2 do 5% zaczyny są szybkowiążące i równocześnie następuje przyrost wytrzymałości mechanicznej

* od 6 do 8 nie występuje zmiana wytrzymałości

* przy większych koncentracjach następuje spadek wytrzymałości

- szkło wodne (pogarsza właściwości reologiczne)

- węglan sodowy skutecznie przyspiesza do 3% wagowo, dalszy wzrost koncentracji wydłuża szybkość

- chlorek sodu do 10% przyspiesza, 10-18% nie wpływa na czas wiązania, >18% wydłuża czas wiązania

- węglan potasowy, siarczan sodowy, kwas solny - drugorzędne.

66. Opóźniacze:

Dzielą się na:

- nieorganiczne (gips, siarczan żelaza, chlorki w małych ilościach)

- organiczne (cukry 0,01-0,1%, skrobia, produkty celulozowe, kwasy lub sole kwasów zawierające grupy hydroksylowe OH np. kwas winowy, lignosulfoniany).

---