Сынық тау жыныстарындағы үлгілерді алу үшін орталық бұрғылау құралының өнімділігін реттеу

Сынық тау жыныстарының геомеханикасы: БКК, сынғыштық және сынық желілері қалай анықтайды Дрельдің яғы Қызмет көрсету

Бұрғылану қабілеті мен құрғақ өнімді алуға әсер ететін негізгі механикалық қасиеттер

Шектелмеген сығылу беріктігі (БКК) қаншалықты жақсы құрғақ өнімді алу үшін бұрғылау құралдары тас түзілімдерін басып шығарады. Зерттеулер көрсеткендей, UCS шамамен 50 МПа-ға көтерілгенде бұрғылау жылдамдығы 15-30%-ға төмендейді. Сосын, сынықтығы бар, біз оны әдетте B3 қатынасы деп аталатын нәрсені қолдана отырып өлшеуіміз керек. Бұл қатынас UCS мен созылу беріктігін салыстырады. Бұл сан 35-тен асқан кезде тау жыныстары тез бұзылады, сондықтан тау жынысы бұзылған жерлерде ядроны сақтап қалу қиын болады. Тағы бір маңызды фактор - тау жыныстарының қуыстылығы. Егер кеуектік қалыңдығы 8%-дан жоғары болса, топырақ орнықтылығы төмендей бастайды, өйткені сутектер тау жынысына сіңіп, ұңғыма қабырғаларын әлсіретеді. Бұл қасиеттердің барлығы бірігіп, "Таш бұрғылау қабілеті индексі" немесе "РДИ" деп аталады. Бұл көрсеткіш сынақтан өткізіліп, дұрыс бұрғылауларды таңдау және пайдалану параметрлерін реттеу үшін тиімді екендігі дәлелденді, сондықтан операторлар күрделі геологиялық құрылымдармен жұмыс істегенде де 90% -дан артық өзекті қалпына келтіру деңгейін тұрақты түрде қол жеткізе алады.

Сынуға байланысты өзек жоғалтуы және өзек тескіш құралының тез тозу механизмдері

Керн алу операциялары кезінде сынғыш желілермен жұмыс істеген кезде біз әдетте үш негізгі зақымдану проблемасын бақылаймыз. Біріншіден, сынғыштардың қиылысу орындарында созылуға байланысты түйіршіктердің бөлінуі байқалады. Екіншіден, қысым күштері кернді шахтада қатып қалуына әкеледі. Үшіншіден, әртүрлі режимдегі тербелістер біздің құралдарымыздағы қымбат бағалы алмаз кескіштерін орындарынан ығысуға немесе зақымдануға ұшыратады. Нақты алаңдық өлшеулерін қарастырғанда, біз метрге шамамен 12-ден астам сынғыш тығыздығына тап болған кезде, керн алу құралының тозу жылдамдығы 40%-дан 60%-ға дейін артады. Бұл негізінен кескіш элементтердің барлық осы сынғыштардан ауыр соққыларға ұшырауына байланысты болады. Бұл практикада не мағынаға ие? PDC құралдары үшін бұл алмаз үстелінің ерте ажырауына әкеледі. Тереңдікке сіңірілген алмаз құралдары матрицаның әрленуіне ұшырайды, ал роликті конусты құралдардың көбінесе жұлдызшалы тірек бөліктері зақымданады. Біздің нақты уақытта бақылау жүйелері бізге өте маңызды бір нәрсені хабарлайды: тербелістер шамамен 4g RMS деңгейіне жеткен кезде, операторлар толық керн жоғалтуын болдырмау үшін айналу жиілігін (RPM) тез төмендетуі керек. Бұл сынық тұзілымдар арқылы жұмыс істеген кезде құралдың параметрлерін дәл реттеудің қаншалықты маңызды екенін көрсетеді.

Айнымалы жарықты таужыныстарда ұңғыма өзегін алу үшін стратегиялық негізгі бұрғылау құралын таңдау

Алмазды, PDC және роликті конусты өзек Шаршық бұрыштары : Таужыныстың біртектілігіне сәйкес бұрғылау құралының конструкциясын таңдау

Дұрыс өзек алу үшін бұрғылау құралын таңдау – бұл негізінен тереңдікте қандай таужыныспен жұмыс істеу керектігіне сәйкестендіруге байланысты. Алмазды қабатталған бұрғылау құралдары трещиналармен толып тұрған қатты, қатты ылғалданған таужыныстарды бұрғылаған кезде ең жақсы нәтиже береді. Бұл құралдардың өзегін ұстау әдісі жер астындағы тербелістер кезінде өзектің бүтіндігін сақтауға көмектеседі. Керісінше, PDC бұрғылау құралдары шаңды немесе әктас тәрізді жұмсақ таужыныстарды бұрғылаған кезде әлдеқайда жылдам жұмыс істейді. Кейбір жерлерде өткізілген бақылау сынақтары осы жағдайларда PDC құралдарының алмазды құралдарға қарағанда шамамен 40% жылдамырақ жұмыс істейтінін көрсетті. Роликті конусты бұрғылау құралдары да өз орнын тапқан: олар негізінен орташа деңгейде жарықты аймақтарда қолданылады, бірақ жер беті өте тұрақсыз немесе кварцпен қаныққан аймақтарда оларды қолданбаған дұрыс, себебі осындай жағдайларда олардың қызмет ету мерзімі қысқарады. Бұрғылау құралын таңдаған кезде бірнеше факторды ескеру қажет, соның ішінде...

• Жарық тығыздығы алмас ұштар жарықшақты тау жыныстарында (12 жарықшақ/м) басқалардан жоғары көрсеткішке ие
• Сыртқы әсерден тозу деңгейлері вольфрам карбидті салындылар кварцты тау жыныстарында тез тозады
• Түзілімнің қаттылығы pDC кескіштері ~25 000 PSI UCS-тен төмен жағдайларда тиімді жұмыс істейді

Тау жынысының өңделу индексі мен мақсатты үлгі алу коэффициенті негізінде деректерге негізделген таңдау

Тау жыныстарын тесу қабілеттілігі индексі (RDI) — бұл практикада нақты мағынаға ие болатын бір санға үш негізгі факторды — тау жынысының біріктірілген қысым беріктігі (UCS) мәндерін, оның қаншалықты абразивті екенін және жарықшақтардың қаншалықты жиі кездесетінін — біріктіретін көрсеткіш. Бұл көрсеткіш 7-ден асқанда, инженерлерге тесу жұмыстары үшін алмазды бұрғылау басын қолдану қажеттігін көрсетеді. Үлгілердің қайтарылу деңгейін бағалау — бұл шешім қабылдау процесіне тағы бір қабат қосады. 90%-дан астам үлгілердің бүтіндігін сақтау маңызды болатын жобаларда компаниялар бірлікке қарағанда қымбатырақ болса да, қымбат тұратын ішіне алмаз қосылған бұрғылау басын таңдайды. Ал 70–80% аралығындағы қайтарылу деңгейін қанағаттандыруға болатын барлау жұмыстары үшін бюджетке қатты назар аударатын операторлар жиі құны төмен ПДК (PDC) бұрғылау басын таңдайды. Тәжірибеде жүргізілген сынақтар көрсеткендей, RDI негізінде жасалған таңдаулар бұрғылау басының ауысу санын шамамен 35%-ға, сонымен қатар үлгілердің сапасын шамамен 22%-ға жақсартады, бұл көрсеткіштер көп тәжірибелі бұрғылаушылардың осындай метрикаларсыз қол жеткізетін нәтижелерден жоғары.

Коре бұрғылау құралының негізгі параметрлерінің дәлдігімен атқарылатын реттеуі: тұрақтылық пен бүтіндікті қамтамасыз ету

Коренің бұзылуын болдырмау және тербелістерді басу үшін бұрғылау кезіндегі тірекке түсетін салмақ пен айналу жиілігін (АЖ) оптимизациялау

Сынатын тау жыныстарында тірекке түсетін салмақ (TTS) мен минутына айналым саны (АЖ) мұқият тепе-теңдікте ұсталуы керек. Аса көп TTS әлсіз, сынатын бөліктерде ерте сынуға әкеледі, ал жоғары АЖ көлденең тербелістерді күшейтеді, олар коре үлгілерін қиратады — тербеліс ғана әртекті қабаттарда коре нашарлауының 30–50%-ын құрайды (Геотехникалық журнал, 2023 ж.). Стратегиялық реттеу осы қауп-қатерлерді азайтады:

• Төмен беріктіктегі сынатын аймақтар : Сыну орталықтарындағы тау жынысына түсетін қосымша кернеуді шектеу үшін TTS-ті 15–20% азайтып, орташа АЖ (300–400) ұстап тұру керек.
• Қабаттасқан қатты қабаттар : Бұрғылау құралының секіруі мен оған байланысты коре бұзылуын болдырмау үшін айналу моментіндегі тербелістерді бақылау арқылы TTS-ті біртіндеп көтеру керек.

Сынақ алаңдарында WOB/айналу жиілігі (RPM) комбинацияларының оптимизацияланғаны вибрация амплитудасын 60%–ға азайтып, қатты қатпарлы әктасты тескен кезде үлгілерді алу көрсеткішін 35%–ға жақсартатыны расталды — бұл нәтиже әсіресе параметрлерді уақытылы түзету үшін нақты уақыттағы бұрғылау құбыры телеметриясы қолданылған жағдайда орын алады.

Динамикалық үлгі алу бұрғысының өнімділігін реттеу үшін нақты уақыттағы бапталатын басқару циклдары

Қазіргі заманғы үлгі алу жүйелері тереңдіктегі осьтік үдеуөлшеушілер мен гироскоптарды интеграциялайды, сондықтан тұйық циклды бапталатын басқару құрылғысы қалыптасады. Анықталған вибрациялар 0,5 секунд ішінде автоматты түрде WOB пен айналу жиілігін (RPM) реттеуге әкеледі — бұл тығыз сынықтар тобымен қиылысу кезіндегі тізбекті апаттарды болдырмауға мүмкіндік береді. Бапталатын алгоритмдер нақты уақыттағы литологиялық деректерді тарихи бұрғы өнімділігімен салыстырып, келесі параметрлерді реттеу үшін қолданылады:

• Қаттылықтағы қатыгыс өзгерістер : Алмаз матрицасының қызуын болдырмау үшін алдын ала айналу жиілігін (RPM) төмендету
• Сынықтар тығыздығының өзгерісі : Үлгінің құрамындағы сынықтарды тазарту үшін сұйықтық ағысын реттеу, бірақ құрамындағы сынықтарды әрі қарай қиратпау

Бұл жүйелерді қолданатын операторлар құрылымдық тұрғыдан күрделі жерлерде құралдың өмір сүру ұзақтығы 22% артқанын және құралдың құрамына тұрақсыз заттардың түсуі 40% азайғанын хабарлайды. Үнемі оқытылатын машиналық оқыту құрылымның қайтару сигналы негізінде жауап беру протоколдарын жетілдіреді — бұл реактивті түзетуді болжамды оптимизацияға айналдырады.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

UCS дегеніміз не және ол құрғақ тесу қабілетіне қалай әсер етеді?

UCS — шектеусіз сығылу беріктігін білдіреді, бұл құрғақ тесу құралдарының тасты тесу оңайлығын әсер ететін маңызды көрсеткіш. UCS мәні артқан сайын тесу жылдамдығы қатты төмендейді.

Сынатын тастарда құрғақ тесу кезіндегі құрғақ үлгінің қайтарылуына сынатындық қалай әсер етеді?

Сынатындық B3 қатынасы ретінде өлшенеді және тастардың тез ыдырауына бейім болуын көрсетеді. Егер тас өте сынатын болса, әсіресе олар алдын ала сынатын болса, құрғақ үлгінің қайтарылуы қиынға түседі.

Құрғақ тесу операцияларында тастың кеуектілігі неге маңызды?

Тастың кеуектілігі 8%-дан асқан кезде сұйықтықтың сорылуы салдарынан құрғақ тесік қабырғаларының тұрақтылығы төмендейді, бұл құрғақ үлгінің қайтарылуына әсер етеді.

Сынатындық тығыздығы қалай әсер етеді дрельдің яғы тозуға?

Жоғары сынық тығыздығы кесу элементтеріне әсер ететін соққылардың көбеюіне байланысты өзек тескішінің тозуын жеделдетеді, бұл маңызды тозу механизмдеріне әкеледі.