A műszerkabin lyukegyensúly ellenőrzési lehetőségei SZAKDOLGOZAT

Átírás

1 MISKOLCI EGYETEM MŰSZAKI FÖLDTUDOMÁNYI KAR KŐOLAJ ÉS FÖLDGÁZ INTÉZET OLAJMÉRNÖKI INTÉZETI TANSZÉK A műszerkabin lyukegyensúly ellenőrzési lehetőségei SZAKDOLGOZAT Szerző: Csampa Barbara Olaj-és gázmérnöki szakirány Konzulensek: Dr. Szabó Tibor egyetemi adjunktus Pugner Sándor Geoinform Kft május 09.. Miskolc, 2012

2 : H-3515 Miskolc-Egyetemváros, Hungary : (36) (46) FAX: (36) (46) tihanyil@kfgi.uni-miskolc.hu Szakdolgozat-feladat Csampa Barbara Műszaki földtudományi alapszakos, olaj- és gázmérnök szakirányos BSc hallgató részére A szakdolgozat témája: A műszerkabin lyukegyensúly ellenőrzési lehetőségei Mutassa be a fúrás közbeni információszerző műszerkabinok mérési adatgyűjtő rendszerét, az információ-értelmező módszereket, a fúrástechnikai és geológiai felhasználói programokat! Egy konkrét fúrás esetén részletesen ismertesse a műszerkabin túlnyomás előrejelzésére alkalmas módszereit, az alkalmazható információszerző rendszer elemeit, a mért és számított paramétereket, a gázszelvényezés alapjait, a használt gázdetektor és kromatográf típusokat, mérési alapelveiket. Mutassa be a lyukegyensúly ellenőrzési lehetőségeit fúrás-, illetve ki- vagy beépítés közben! Tanszéki konzulens: Üzemi konzulens: Dr. Szabó Tibor egyetemi adjunktus Pugner Sándor geológiai szervíz üzemvezető A szakdolgozat beadási határideje: május 9. Miskolc, január 18. Dr. Tihanyi László egyetemi tanár intézet igazgató ii

3 Eredetiségi Nyilatkozat Alulírott Csampa Barbara, a Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Karának hallgatója büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában kijelentem és aláírásommal igazolom, hogy ezt a diplomatervet/szakdolgozatot nem meg engedett segítség nélkül, saját magam készítettem, és a diplomatervben csak az irodalomjegyzékben felsorolt forrásokat használtam fel. Minden olyan részt, melyet szó szerint, vagy azonos értelemben, de átfogalmazva más forrásból átvettem, egyértelműen, a forrás megadásával megjelöltem. Miskolc, május 09. Csampa Barbara a hallgató aláírása iii

4 KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Ezúton szeretném megköszönni és tiszteletemet kifejezni Dr. Szabó Tibornak és Pugner Sándornak. Segítségükkel és hasznos instrukcióikkal nagyban hozzájárultak szakdolgozatomhoz. Köszönetemet fejezem ki az ALS-05 kabin munkatársainak, akik gyakorlatom során nyújtottak segítséget. iv

5 MISKOLCI EGYETEM Műszaki Földtudományi Kar Kőolaj és Földgáz Intézet UNIVERSITY OF MISKOLC Faculty of Earth Science & Engineering Petroleum and Natural Gas Institute A hallgató neve: Csampa Barbara Neptun-kódja: ER2H96 Intézeti igazoló lap szakdolgozat benyújtásához Első konzultáció, az utolsó előtti tanulmányi félév szorgalmi időszakában a második hónap utolsó munkanapjáig: a téma elfogadása, tájékoztatás a rendelkezésre álló forrásokról. A diplomamunka/szakdolgozat témája: A műszerkabin lyukegyensúly ellenőrzési lehetőségei Az egyetemi konzulens(ek) neve, beosztása, tanszéke: Dr. Szabó Tibor egyetemi adjunktus Olajmérnöki Intézeti Tanszék A jelölt köteles a témát az első konzultáció határidejéig a tanszéki adminisztrációban nyilvántartásba vétetni. A jelölt által javasolt témát elfogadom: Miskolc, konzulens aláírása A jelölt által javasolt témát jóváhagyom: Miskolc, tanszékvezető aláírása v

6 Második konzultáció, az utolsó előtti tanulmányi félév szorgalmi időszakában a harmadik hónap utolsó munkanapjáig: a feldolgozott források, valamint a diplomamunka/szakdolgozat vázlatának bemutatása, címének véglegesítése. A diplomamunka/szakdolgozat címe: A műszerkabin lyukegyensúly ellenőrzési lehetőségei Miskolc, konzulens aláírása Harmadik konzultáció, az utolsó előtti tanulmányi félév vizsgaidőszakának utolsó napjáig: a forrásokat feldolgozó fejezet kéziratának beadása: Miskolc, konzulens aláírása Negyedik konzultáció, az utolsó tanulmányi félév szorgalmi időszak második hónap utolsó munkanapjáig: a kész szöveg kéziratának beadása első változatban: Miskolc, konzulens aláírása Ötödik konzultáció, a beadási határidő előtt legalább tíz munkanappal: a kész munka bemutatása abban a formában, ahogy a jelölt be kívánja adni: Miskolc, konzulens aláírása A diplomamunkát/diplomatervet/szakdolgozatot formai szempontból beadhatónak ítélem: Miskolc, konzulens aláírása A szakdolgozat beadásra került: Miskolc, intézeti adminisztrátor vi

7 Tartalomjegyzék 1.Összegzés A műszerkabin magyarországi használatának előzményei: Áttekintés Az ALS (Advanced Logging System) típusú fúrási műszerkabin Az ALS fúrási műszerkabin előnyei a korábbi TDC- hez képest Az ALS fúrási műszerkabin által biztosított főbb funkciók A fúrási műszerkabinok feladata A műszerkabin érzékelői Horogmozgás érzékelők Nyomás érzékelők Fémközelség detektor Iszapsűrűség mérő Iszaphőmérséklet mérő Iszapellenállás mérő Tartályszint mérő Kitörésvédelem alapfogalmai A lyukegyensúly megbomlás jelei A beáramlás jellemzői A kútbeindulás okai Slug A fúrólyuk megdugattyúzása Beépítési nyomáshullám (surge) Iszapveszteség Abnormális nyomás Cementezés utáni gázszivárgás A kútbeindulás figyelmeztető jelei A fúrási sebesség változása A kifolyó intenzitásának növekedése Tartályszaporulat A szivattyúzás változása A forgatónyomaték növekedése Szerszámszorulás vii

8 3.4.7 Horogterhelés változása Fúrólyuk beindul rátoldáskor Kiépítési munkalap Túlnyomásos formációk A túlnyomás kialakulásának okai A túlnyomás előrejelzésének lehetőségei: Márga sűrűség Karbonát tartalom meghatározása: Gázdetektálás: A d exponens A sigmalog módszer Túlnyomás előrejelzési módszerek az algyői mezőn Algyői terület földtani felépítése Az algyői mező A vizsgált réteg, Alsópannon 13/b A kabin felszereltsége Algyő 743H fúrásnál Fúrás közben észlelt CH- indikációk Háromszög és Pixler diagram Lyukegyensúly megóvás Konklúzió Mellékletek viii

9 1.Összegzés Szakdolgozatomban a fúrás közbeni információszerző műszerkabinok mérési adatgyűjtő rendszerét valamint a lyukegyensúly ellenőrzési lehetőségeit analizáltam. A továbbiakban ismertetem az erre vonatkozó eljárásokat és programokat, melyeket a magyar adatgyűjtő-, és szolgáltató, Geoinform Kft. -nél tanulmányoztam. Különös tekintettel a túlnyomás előrejelzési lehetőségekre. Alkalmam volt nyári szakmai gyakorlatom során minden vizsgálatot és tesztelést elvégezni (márga sűrűség mérés karbonát tartalom meghatározás, gázdetektor elemzések, stb.). A szakdolgozatom a lyukegyensúly megbomlás megelőzésével valamint a helyreállításával illetve a kútbeindulás kizárásával foglalkozik. Ezek a szempontok a legfontosabbak egy kutató vagy egy ferdítő fúrásnál. A műszerkabin jelenléte biztonságosabbá teszi a kútmélyítést és a jelenlegi fúrásoknál ez az elsődleges szempont. Diplomamunkám központi részében a kitörésvédelmet, a túlnyomás előrejelző módszereket és lyukegyensúly ellenőrzési lehetőségeit mutatom be, ezek a fogalmak megkönnyítik a fúrás lemélyítését és gazdaságosabbá tehetik azt.. Summary In my Thesys I presented the data gathering system of the mudlogging unit, data analiser systems, driller-technological and geological softwares. I spent my summer practice in Algyő, where I study the different ways of overpressure prediction I have defined the followings:instability of hole balance,blow out prevention and typical influx parameters. I was studying the warning sings of kicks. The thesis of the hole imbalance in the prevention and restoration and the exclusion of blow out deals. These are the most important aspects of a researcher or a twisted drill. The instrument makes it safer well drilling cabin presence and the current drilling at the primary issue. My degree in the central part of the outbreak protection, pressure balance hole forecasting methods and control options are presented, these concepts facilitate drilling and make it more economical. 1

10 2. A műszerkabin magyarországi használatának előzményei: Az 50-es évek elején a Kőolajkutató Vállalatnál történtek kísérletek a fúrás közbeni műszeres információszerzésre, mint pl. a fúróhaladás és a kifolyó iszap gáztartalmának mérésére. A további kutatásokat azonban felfüggesztették, mert: a technológia fejletlensége miatt a műszerek megbízhatósága és folyamatos működtetése nem volt biztosítható; olyan telepeket tártak fel, amelyek könnyen felismerhetőek voltak. A 70-es évek elején azonban újabb fellendülés volt a sorozatos kitörések miatt, de az igazi felvirágzása 1975-ben következett be, amikor üzembe helyezték a Dresser Magcobar Data Unit műszerkabint, amely ebben az időszakban a csúcstechnológiát képviselte. A kezdeti tapasztalatlanságok következtében azonban csak 1979-ben jutottak el a műszerkabinok alkalmazásáig. A Kőolajkutató Vállalat felismerte a műszerkabinok alkalmazásának fontosságát, ezért egy olyan szervezetet hozott létre, amelynek célja az információszerző eszközök üzemeltetése és a kapott értékek kiértékelése volt. Hazai fejlesztéssel is próbálkoztak, azonban a kis igény és a magas költségek miatt ezek a kutatások megszakadtak. Magyarországon 1982-ben érkezett az első on-line rendszerű Geoservices TDC (Total Drilling Control) műszerkabin. A kedvező tapasztalatok alapján 1986-tól már öt TDC és egy Dresser Data Unit üzemelt az ország területén. A nehezen fúrható területek (pl. Földes) és vízszintes kutak (Szank-145, Algyő-34, 244, 296.) fúrása miatt nőtt az igény a műszerkabinok alkalmazására, melyek következtében 1989-től újabb műszerkabinok beszerzésének előkészítése indult meg. A fejlődéseknek köszönhetően a Geoservices ALS GEO-5000 (Advanced Logging System) típusú kabinja került hazánkba a fúróberendezések kiszolgálására. Magyarországon jelenleg is ezek a típusú kabinok üzemelnek és a korábbi TDC kabinokat is felújították az ALS GEO-5000-es kabinok alapján.(3) 2.1 Áttekintés A szénhidrogén kutató - és feltáró fúrások gyorsabb, olcsóbb és gazdaságosabb mélyítésének egyik alapfeltétele, hogy megbízható, pontos adatok és értelmezések álljanak rendelkezésre a fúrás előrehaladásával egy időben. A magfúrások, fúrószáras rétegvizsgálatok és a geofizikai (karotázs) mérések megbízható adatokat szolgáltatnak ugyan a harántolt rétegek tulajdonságairól, azonban alkalmazásuk időigényes és a fúrási műveletet megszakítják. Ezt elkerülendő világszerte előnyben részesítik a fúrással egy 2

11 időben, mérésekkel nyerhető adatokat és a számítógéppel végrehajtott azonnali kiértékelést. Egy ma üzemelő fúróberendezésnél elengedhetetlen a korszerű fúrásellenőrző és irányító műszerkabin alkalmazása. A fúrási műszerkabinokat úgy tervezték, hogy biztonságos és alkalmas környezetet teremtsenek az embereknek és eszközöknek tekintet nélkül a helyre és az időjárási viszonyokra. A műszerkabin jellemzői: teljes berendezés a geológiai analízishez és az adatok feldolgozásához; csúszó talpra telepítés (szállítás lehetővé tétele); légkondicionálás. A Geoservices műszerkabinokat úgy tervezték és építették, hogy a terepen elhelyezhetőek legyenek a mérési eszközök és a TDC (Total Drilling Control) vagy ALS (Advanced Logging System) computer berendezései. A műszerkabin a fúrás közbeni adatfeldolgozás és geológiai elemzések összekapcsolt központja, ahol folyamatos a mérés közbeni adatok feldolgozása. A felhasznált adatok jöhetnek a helyszínről, egy másik számítógépes állomásról vagy egy kommunikációs vonalon keresztül egy távoli központból.(1) 2.2 Az ALS (Advanced Logging System) típusú fúrási műszerkabin Az új generációs műszerkabinok kifejlesztését a rotary fúrási technológia gyors fejlődése, új fúrási módszerek (irányított ferde- és vízszintes fúrások) megjelenése és a fúrások biztonságos mélyítésének igénye tette indokolttá. A fejlődést segítette az alkalmazott elektronika és a számítógép ipar robbanásszerű fejlődése is. Ma már elérték azt, hogy számos fúrásnál a művelet megkezdésétől kezdődően kötelező a fúrási műszerkabinok használata. A műszerkabinos szerviz fejlődési irányát jelző lépések: számítógépes adatgyűjtés és adatfeldolgozás; biztonságos fúrásirányítás; MWD (Measurement While Drilling) alkalmazása. 3

12 2.2.1 Az ALS fúrási műszerkabin előnyei a korábbi TDC- hez képest A két kabintípus között van egy óriási és mindenki számára első látásra is egyértelmű különbség, hogy az ALS műszerkabin már személyi számítógépekkel felszerelt, míg a régebbi TDC kabinokban még kifejezetten erre a célra gyártott számítógépek vannak. Ez a megoldás megkönnyítette a kabinkezelők betanítását, hiszen a korszerűbb számítógépek kezelése jóval egyszerűbb és lényegesen gyorsabb. A korszerűbb számítógépes rendszer pedig már maga után vonta a következő előnyöket (1) - gyors, egyszerű felszerelhetőség; - kezelőbarát munkaállomások; - új, nagy érzékenységű (FID) gázérzékelő rendszer; - karotázs-, illetve MWD adatok könnyen integrálhatók az adatbázisba; - numerikus és grafikus megjelenítési lehetőségek Az ALS fúrási műszerkabin által biztosított főbb funkciók Valós idejű adatgyűjtés: A rendszer képes akár 120 fúrási-, iszap-, gázadat egyidejű követésére. Ez a 120 csatorna azonban jelenleg közel sincs kihasználva. Az adatok egy része kinyomtatásra kerül, a másik részét pedig megjeleníti a képernyőn. Gyors, pontos adatfeldolgozás: A digitalizált jelek a számítógépes adatfeldolgozás során a kívánt formátumú és mértékegységű mért és számított paraméterekké alakulnak. A számítógépes rendszer valós idejű adatmegjelenítést (képernyő), idő- és mélységléptékű szelvényrajzoltatást tesz lehetővé, s biztosítja az adatbázis archiválását is. Adatok megjelenítése a fúrás különböző pontjain, illetve adatátviteli lehetőség egy távoli fúrásirányító központba: A kabin számítógépei egy hálózatba (network) rendezettek, mely lehetőséget biztosít újabb munkaállomások bekapcsolására is, melyek a kabin által összegyűjtött és előkészített adatbázist használhatják (fúrómérnöki, geológusmérnöki munkaállások). A hálózati kapcsolat tovább bővíthető, s 4

13 nemcsak a fúrásponton, de egy távolabbi (városi) fúrásirányító központban is lehetséges további munkaállások létesítése. Az adatátvitelhez telefon vagy duplex rendszerű rádióösszeköttetés szükséges. Az adatbázis feltöltése: 1. Időléptékes adatok: A mért és a számított valósidejű adatok 4 másodpercenként leolvasott értékeit veszi fel és tárolja el a rendszer. Így pl. egy 40 Mb-os winchesteren 90 órányi adat tárolható. 2. Mélységléptékű adatok: A mélység szerint regisztrált adatok 7 csoportba rendezhetőek: - valós idejű fúrási adatok; - felérkezési adatok; - MWD adatok; - rétegsor-, furadék adatok; - karotázs adatok; - gázadatok; - egyéb információk. A szolgáltatott információk megjelenítési formái: - valós idejű fúrási- (ki-beépítési) képernyők; - ismétlő képernyők; - mérnöki terminálok; - valós idejű regisztrátumok; - a legfontosabb paraméterek egyidejű rajzoltatása. A lemezen archiválásra kerül minden fúrástechnikai és földtani adat, amelyek lehetőséget biztosítanak ezen adatok utólagos, bármely szakterület igényét kielégítő szelvények, értelmezések készítésére. 5

14 2.3 A fúrási műszerkabinok feladata A műszerkabinok feladata a következő főbb területekre irányul: földtani és szénhidrogén- földtani információszerzés; túlnyomás előrejelzés; fúrási folyamat ellenőrzése és riasztása; lyukegyensúly- megbomlás megelőzése; fúrástechnikai adatgyűjtés és tárolás; fúrási szelvények értékelése, feldolgozása, javaslattétel; fúrástechnológiai számítások elvégzése; időelszámolás biztosítása; kútkiképzések dokumentálása. Ezen feladatok ellátásához a műszerkabinok több mint 30 féle fúrási és öblítő folyadék paraméterek mérését végzik folyamatosan. A fúrástechnikai adatgyűjtés és tárolás, valamint a fúrási folyamat ellenőrzése és riasztás a fúrás előrehaladásával egy időben az alábbi paraméterek mérésével és feldolgozásával történik: horogterhelés fúróhaladás; forgatórúd helyzet; forgatóasztal nyomaték; forgatóasztal fordulat; öblítési nyomás; gyűrűstéri nyomás; szivattyúlöket; tartályszint mérők (hat függőleges tartályban) öblítési mennyiség; iszapsűrűség (be-ki); iszaphőmérséklet (be-ki); iszapvezető képesség (be-ki); iszap összes gáz tartalma; iszapgáz összetétel (C 1, C 2, C 3, ic 4, nc 4, ic 5, nc 5 ); iszap CO 2 tartalma; iszap H 2 S tartalma. 6

15 A korszerű műszerkabinok ezeket az adatokat a közvetlenül kapcsolt számítógépen automatikusan rögzítik (on-line rendszer). A műszerkabinok személyzete jól képzett fúrós és/vagy geológus technikusok, akik az adatok feldolgozásán, kiértékelésén és helyszíni értelmezésén kívül terepi geológiai vizsgálatokat is végeznek.(1) Az összegyűjtött adatokat számítógéppel dolgozzák fel, amely az eredményeket nemcsak a műszerkabinban, hanem a fúrómesteri irodában és a munkapadon is kijelzi. Így a legfontosabb információk a legérintettebbekhez is a lehető legrövidebb idő alatt eljutnak. A fúrási szelvények értékelése és feldolgozása egy vagy több számítógépen történik, amelyek az adatokat tárolják, az előrehaladással egyidejűleg különböző értékelő számításokat végeznek, s az adatok egy részét kinyomtatják, a többit rajzolják és képernyőn megjelenítik. A rendszer a fúrással egy időben: iszap felérkezést számít; költségértékelést végez; túlnyomás előrejelzést végez (Ovins); fúrómeneteket értékel (Bit); gázszelvényt értékel (Gas); fúrási hidraulikát számol (Hydraulic); pozitív és negatív nyomáshullámokat számol. A segédszámítógéppel a folyamatos adatgyűjtés megszakítása nélkül fúrástechnológiai számítások elvégzése lehetséges: adatgyűjtés átvitel az on-line adathordozóról; adatjavítás; túlnyomás előrejelzés; információösszesítő felvétel, javítás és rajzolás; gázszelvény értékelések; rétegvizsgálati terv és eredmények; fúróértékelés; lyukegyensúly helyreállítás; hidraulikai számítások; fúrószár megszorulási helyének meghatározása; fúrási adatok rajzolása; irányított ferdefúrás tervezése; ferdeség értékelése és rajzolása; 7

16 tervezett és tényleges lefutási idő; béléscső könyvkészítés; béléscső cementezés tervezése és ellenőrzése; fúrószáras teszterezések értékelése; rétegterhelési vizsgálatok. A fúrási szelvények feldolgozása után javaslattétel készül: fúrólyuk béléscsövének és sarujának elhelyezésére; az öblítő folyadék sűrűségének beállítására; a fúró kiválasztására; a fúrási paraméterek és a hidraulika megváltoztatására; a lyukegyensúly helyreállítás módjának megváltoztatására; a riasztási határértékek beállítására; a rétegvizsgálati helyek kijelölésére. Valamennyi adat időléptékű regisztrálón és számítógép adathordozón (kazetta, disc) kerül tárolásra. A tárolt adatok utólag is felhasználásra kerülhetnek, hiszen ezeket évekig megőrzik. Lehetőség van valamennyi adat telefonon vagy interneten történő továbbítására. Minden értékre meghatározottak alsó és felső határértékek, ezek elérése esetén hang és fényjelzéssel riasztás történik. Nagyon fontos feladat a műszerkabinnak az egyik legfontosabb veszélyforrás, a túlnyomásos réteg összlet váratlan megütésének elkerülése, a túlnyomás előrejelzés. Önmagában egy módszer sem nyújt teljes biztonsággal információt a rétegnyomás növekedésére és mértékére, ezért minden rendelkezésre álló módszert fel kell használni a túlnyomás előrejelzésére, úgymint: gázszelvény; toldás gáznövekedés; háttérgáz növekedés; gázösszetétel; márgasűrűség növekedési trendváltozás (alulkompaktáltság); kifolyó iszap hőmérséklete; iszap vezetőképesség; ph szalinitás rétegtartalom megváltozása; d exponens (kitevő) trendváltozása; pergő márga sűrűsége; Surge-Swab szelvény; fúrás közbeni egyéb jelek; 8

17 furadék mennyiségének, alakjának változása; illit - montmorillonit átalakulása. A lyukegyensúly-megbomlás észlelését folyamatos tartályszint méréssel, illetve a felszerelt be- és kifolyó öblítő folyadék mennyiségének mérésével végzik. Előfúrás közben folyamatosan figyelik az iszaptartályokban lévő öblítő folyadék mennyiségének változását. Amennyiben a fogyás nem felel meg az előhaladásnak vagy a kifolyó mennyiség nagyobb a beszivattyúzotténál, riasztás történik.(2) Minden ki- és beépítésnél kiszámítják a felléphető negatív (kiépítésnél) és pozitív (beépítésnél) nyomáshullámok nagyságát, illetve az ebből adódó szerszámmozgási megengedhető maximális sebességet, amelyet aztán folyamatosan mérnek és regisztrálnak. A fúrószár fémes térfogatának megfelelően folyamatosan mérik a fúrólyukba töltött (kiépítésnél) illetve a kiszorított (beépítésnél) öblítő folyadék mennyiségét. Eltérés esetén azonnal riasztás történik. Fontos eleme a lyukegyensúlymegbomlás megelőzésének az iszapsűrűség folyamatos mérése. 2.4 A műszerkabin érzékelői Horogmozgás érzékelők Az érzékelővel (1. ábra) a fúrókötél, fúrószerszám a legkisebb mozgását is nyomon lehet követni. Minden pillanatban tökéletes információt nyújt a fúrószerszám és a fúró helyzetéről, mind fúrás mind ki- beépítés közben.(1) 1. ábra 9

18 Az érzékelők által meghatározhatók a következők: - mélység; - fúrási előrehaladás; - horog helyzete; - fúró helyzete; - azonnali (Real- Time) mozgásérzékelés. Az érzékelők az emelőmű főtengelyére erősítik, ahol a kötéldob mozgásait méri. A fúrószár minden függőleges mozgása kiváltja a kötéldob forgómozgását; melynek pontos mérése lehetővé teszi a fúrás és a ki-beépítés nagyon pontos követését. A mérés lényege: Az eszköz tartalmazza azt a tárcsát, amely kötéldobbal együtt harmonikus forgómozgást végez. Ezen diszk mozgását két szomszédos érzékelővel regisztrálják, mely a műszerkabinban található fő processzorba küld impulzusokat. A mérőeszköz bármely időben felhelyezhető a kötéldobra. Az érzékelő néhány paraméterét a következő táblázat ismerteti. Érzékenység Ismételhetőség Pontosság Felbontóképesség az emelőmű-dob forgásának 1/48- a +/- 1 impulzus +/- 1 cm a mozgó rész függőleges mozgása +/- 8 forgásszög 1. táblázat A műszer kalibrálása a horog aktuális függőleges helyzetének fizikai elmozdulásával történik Nyomás érzékelők 2. ábra 10

19 Az érzékeny nyomásmérő (2. ábra) elemek erős, rozsdamentes vagy ötvözött házban vannak elhelyezve. Ezen mérőszerkezeteknek minden körülmények között pontosan kell mérniük. Nyomásmérő szenzort alkalmazunk a következő helyeken: - horogterhelés; - fúróterhelés (számított); - forgatónyomaték (hidraulikus); - állócső nyomás; - béléscső nyomás; - cementező egység nyomása. A nyomásmérők a nyomást elektromos jellé alakítják, mely a műszerkabinban látható és leolvasható. Az elektromos jelek akkor keletkeznek, amikor a mért elemek egyensúlya, amely egy Wheatstone- hidat alkotnak, felborul az alkalmazott nyomás hatására. A fúrási műszerkabin különböző mérési határú (50, 400 és 750/1000 bar) nyomásszenzort alkalmaz. A különböző nyomáshatású érzékelőkkel fúrás közben a következőket mérik: 50 baros érzékelők: a., horogterhelés (fúróterhelés) b., forgatónyomaték 400 baros érzékelők: a., állócső nyomás b., béléscső nyomás c., cementező egység nyomása 750/1000 baros érzékelők: a., béléscső nyomás b., cementező egység nyomása 11

20 A következő táblázat az érzékelők néhány adatát tartalmazza. Típus 50 bar 400 bar 750/1000 bar Érzékenység 0.5 mv/ma/bar mv/ma/bar 0.05 mv/ma/bar Ismételhetőség +/ % FS +/ % FS +/ % FS Pontosság +/- 0.5 % FS +/- 0.5 % FS +/- 0.5 % FS Felbontás +/- 0.1 % FS +/- 0.1 % FS +/- 0.1 % FS 2. táblázat Az érzékelők kalibrálása szimulátorral történik Fémközelség detektor 3. ábra A fémközelség detektor (3. ábra) pontos, könnyű, megbízható és lehetséges mérőeszköze a löketszámnak és a fordulatszámnak (RPM). Mivel nem tartalmaz mozgó alkatrészt, így karbantartást nem igényel. Felhasználható: - összes löketszám; - szállított mennyiség (számítás alapján); - fordulatszám (RPM) mérésére. 12

21 A mérés lényege: Az érzékelő tartalmaz egy elektromos detektort, amely egy impulzust bocsát ki mindannyiszor, ahányszor elhalad előtte egy fém aktivátor. Az aktivátor elhelyezhető a szivattyúrúdra, ilyenkor a löketszámot, és elhelyezhető a rotary asztalra, ilyenkor pedig a fordulatszámot lehet mérni vele. Néhány alapvető adatot a következő táblázat tartalmaz. Érzékenység Ismétlőképesség Pontosság Felbontóképesség 1 impulzus +/- 1 impulzus +/- 1 impulzus 1 impulzus 3. táblázat A műszer kalibrálása a műszerkabin által történik a helyszínen egy kalibrátor oszcillátorral Iszapsűrűség mérő 4. ábra A fúrási folyadék sűrűségének pontos mérőeszköze (4. ábra) nagy időfelbontással. Megállapítható vele a fúrólyuk egyensúlyának megbomlása vagy a lyukba történő beáramlás. 13

22 A műszerrel mérhető: - benyomott folyadék sűrűsége; - kifolyt folyadék sűrűsége; - rétegfolyadék beáramlása; - az iszapprogramnál alkalmazott nehezítő anyag vagy folyadék hozzáadásának ellenőrzése. Ahhoz, hogy a fúrás mélyítése biztonságos és jó hatásfokú legyen, elengedhetetlen az öblítő folyadék sűrűségének pontos ismerete. Ezen műszer képes a sűrűségváltozást legkisebb mértékének változását is érzékelni, felismerni az alacsonyabb sűrűségű formációfolyadék beáramlását, az öblítő folyadék javított sűrűségének ellenőrzésére. A mérés lényege: A mérés azon alapszik, hogy két nyomásmérő szenzort egymástól állandó távolságra helyeznek el, majd különböző mélységben a folyadékba mérik. A sűrűség számítás eredménye lesz, a két szenzor nyomáskülönbségének és a köztük lévő távolság felhasználásával. A műszer adatai: Mérési tartomány Érzékenység Ismétlőképesség Pontosság Felbontóképesség kg/l ( kg/l) kg/l +/- 0.3 % teljes skála +/ % teljes skála +/- 0.2 % teljes skála 4. táblázat A műszer kalibrálása ismert sűrűségű folyadékba való merítéssel történik. 14

23 2.4.5 Iszaphőmérséklet mérő 5. ábra A nagy, de mégis érzékeny műszert (5. ábra) a folyadékáramokba merítik, és itt mérik az öblítő iszap hőmérsékletét. Mérhető: - benyomott iszap hőmérséklete (IN); - kifolyó iszap hőmérséklete (OUT). Felhasználható: - túlnyomás előrejelzésre. A hőmérséklet mérőt általában két helyre helyezik el: a szivattyú tartályba (IN) és a kifolyó rendszerébe (OUT). A mérés lényege: A mérőeszköz egy rozsdamentes tokkal védett, kemény üvegtömbbe zárt platinaszál ellenállás. A hőmérséklet változásával alakul a szál ellenállása, melyet elektromos úton mérnek és regisztrálnak. A műszer néhány fontosabb jellemzője a következő táblázatban található: Mérési tartomány Érzékenység Ismétlőképesség Pontosság Felbontóképesség C ( F) 0.1 C +/- 0.05% teljes skálán +/- 0.25% teljes skálán +/- 0.1% teljes skálán 5. táblázat A műszer kalibrálása folyadékhőmérő segítségével történik. 15

24 2.4.6 Iszapellenállás mérő 6. ábra Az öblítő iszap ellenállását egy iszapba merülő tokozott érzékelővel (6. ábra) mérik. Ez a mérés tartalmazza a: - bemenő ellenállást; - kimenő ellenállást. Felhasználható: - só rétegek kimutatására; - fúrólyukba történő beáramlás észlelésére; - túlnyomás előrejelzésére. A mérőműszer a fúrási folyadékban bekövetkező elektromos ellenállások változását méri, melyek a folyadék sótartalmának megváltozása okozza. A sótartalom megváltozása bekövetkezhet, ha a fúrás betelepült só rétegen vagy só dómon keresztülhalad, ha a fúrás túlnyomásos zónát harántol. A mérés lényege: A folyadék ellenállása, amelyet mérni tudnak a második tekercsben indukálódó áram lesz, a kapcsolatot a két tekercs maga a folyadék ionárama biztosítja. Az előidézett áram nagysága egyenesen arányos az iszap elektromos ellenállásával, amely egyenes összefüggésben van a vízalkotók sótartalmával. A tekercsek egy hőmérséklet 16

25 kompenzátorral együtt egy műanyag tokban vannak elhelyezve. Ez a rendszer biztosítja azt, hogy a tekercsek ne érintkezhessenek az iszappal és lehetővé teszi az ellenállás pontos mérését ms- ig. A következőkben a mérőműszer néhány alapadata látható. Mérési tartomány Érzékenység Ismétlő képesség Pontosság Felbontóképesség ms 1 ms +/- 1mS +/- 1% teljes skálán +/- 1mS 5 táblázat A műszer kalibrálása szimulátorral történik egy kalibráló egység segítségével Tartályszint mérő 7. ábra A műszer (7. ábra) egy úszóval ellátott szintmérő, melyet az iszaptartályba merítenek s lehetővé teszi a teljes iszaptérfogat számítását. Felhasználható: - formációfolyadék beáramlásának jelzésére; - iszapveszteség jelzésére; - lyuktöltés megfigyelésére ki- és beépítés, béléscsövezés stb. közben. A fúrási iszap megfigyelésével javaslat tehető a formációfolyadék beáramlása vagy az iszapveszteség folyamán bekövetkező jelentős veszélyek elhárítására. A folyadék térfogata az ismert paraméterek segítségével a folyadékszint méréséből számítható. 17

26 A mérés lényege: A szenzor egy mérő potenciométerből áll, ami különböző módokon csatlakoztatható a fúrási fluidumba úszó testhez. Az úszó egy csigán függ, ami egy potenciométerhez csatlakozik, így a folyadékszint legkisebb változása is figyelemmel kísérhető. A következőkben a műszer néhány adata látható. Érzékenység Pontosság Érzékelő elemek 5 mm +/- 0.5% teljes skálán +/- 0.1% teljes skálán 7. táblázat A műszer kalibrálása a tartálymagasság fizikai mérésével történik. 18

27 3. Kitörésvédelem alapfogalmai A fúrásellenőrző műszerkabinok kitörésvédelmi szerepének bemutatásához szükséges a kitörésvédelem alapfogalmainak áttekintése. Miután kitörésveszélyes körülmények csak akkor alakulhatnak ki, ha a fúróberendezés produktív tárolót harántol át, három fontos paraméterre kell ügyelnünk. Ez a három fontos tényező: rétegnyomás (formáció vagy telepnyomás); lyukban lévő folyadék hidrosztatikus nyomása; a formáció repesztési nyomása. Kitörésvédelmi szempontból ez a három tényező szorosan összefügg egymással. A kitörésveszélyes helyzet előfordulásának valószínűsége akkor minimális: hogyha ezeket az értékeket 100% biztonsággal ismerjük; helyes kútszerkezetet tervezünk; betartjuk a biztonsági előírásokat. A probléma az, hogy kutató fúrások esetében a tervezési értékek megbízhatósága közel sem garantált, ezért a fúrás során kitörésveszélyes helyzetek elhárítására is állandóan készenlétben kell állni. A három tényező közül a rétegnyomás előre csak becsülhető, a repesztési nyomás a fúrás során ellenőrizhető, a lyukban lévő folyadék sűrűségéből adódó hidrosztatikus nyomásnak pedig az adott szakasz megnyitása során mindig nagyobbnak kell lennie a rétegnyomásnál és soha nem érheti el a repesztési nyomás értékét.(4) 3.1 A lyukegyensúly megbomlás jelei A réteg fluidum belépésének okait és jeleit egy gyakorlott fúrási személyzet azonnal fel tudja ismerni. Mivel a fúrólyuk és a felszíni öblítő rendszer zárt öblítő kört alkotnak, bármilyen fluidum, ami a rendszerbe hatol a kifolyó folyadékáramának és a tartályokban lévő öblítő folyadék térfogatának növekedésével figyelmeztet. Vannak kivételei, mint pl. ha olajbázisú öblítő folyadékot használnak, a belépő szénhidrogéngáz, széndioxid valamint kénhidrogén feloldódhat a fúróiszapban és az a felszín közelében válik ki az oldatból és hirtelen expandálni kezd. Vízbázisú iszapnál szintén ez történik H 2 S esetében. 19

28 A belépés felszíni jelei a belépő fluidum térfogatától, a hőmérséklettől és a nyomástól függnek. Az olajközegű öblítő-folyadék esetében is a kifolyó intenzitás és a tartályszint növekedése a gázbelépés legmegbízhatóbb jele, amit ugyan a gáz oldódása megzavar így a túlfolyás és a tartályszint változás valamint a zárt gyűrűstéri nyomás (SICP) a reálisnál kisebb lesz. 3.2 A beáramlás jellemzői A formáció fluidumának, olajnak, gáznak vagy sósvíznek belépése a fúrólyukba a kútbeindulás (kick). Ez akkor történik, ha a fúrólyukban lévő fúrási folyadék által létrehozott nyomás kisebb, mint a formáció nyomása, és a formáció áteresztőképessége elég nagy ahhoz, hogy a réteg fluidum beáramlását lehetővé tegye. Amikor a rétegtartalom belépése megtörtént a gyűrűstérbe, a fluidum tovább csökkenti az iszaposzlop nyomását, mivel a formáció fluiduma általában kisebb sűrűségű, mint a fúrási iszap. Emiatt a rétegtartalom egyre nagyobb mértékben lép be a lyuktalpon. A kút lezárásával meg kell, állítani a rétegtartalom belépését amilyen gyorsan csak lehet, hogy a kutat nyomásellenőrzés alá helyezve a formáció fluidum további beáramlását megakadályozzuk. (6) A Darcy törvény írja le, hogy a beáramlás nagysága milyen értékben nő a lyuktalpon a kútbeindulás során, ha a fúrólyukat nem zárják be azonnal. Ahol: Q k Δp L μ - beáramlás mértéke, [liter/min] [bbl/min] formáció permeabilitása [md] nyomáskülönbség a réteg és a lyuktalpi nyomása között, bar [psi] behatolás hossza, [m] [ft] gáz viszkozitása [cp] R e megcsapolás sugara, [m] [ft] R w fúrólyuk sugara, [m] [ft] 20

29 A beáramlás mértéke (Q) nagy mértékben növekszik, ha a: - formációk jó áteresztőképességűek (k); - lyuktalpi nyomás lényegesen kisebb, mint a formációnyomás (Δp); - tárolóban hosszan belefúrnak (L).(6) Ha a kút egyensúlyának megbomlását későn veszik észre, elmulasztják a gyors beavatkozás előnyeit és a kút beindulás kitöréssé fajulhat. A kitörés, a fluidum szabályozatlan kiáramlása a fúrólyukból. A felszín alatti kitörés a fluidumnak egy felszín alatti formációba való áramlása. Felszín alatti kitörés másik fajtája, amikor kis mélységben elhelyezett béléscső sarunál lévő formáció a felszínig reped, a nyomás kráterképződést indít el így a béléscsövön kívül áramlik a fluidum a felszínre. A kitörések nagy gyakorisággal ki-beépítés közben fordulnak elő. 3.3 A kútbeindulás okai Kútbeindulás akkor következik be, ha a fúrási folyadékoszlop nyomása kisebb, mint a porózus és permeabilis formációkban lévő fluidum nyomása, ezért a kitörés megelőzésének (well control) elsődleges eszköze a megfelelő hidrosztatikus nyomás biztosítása. Általában a lyukbeindulást az elégtelen iszapsűrűség, a lyuk teljes töltésének hiánya, ki- és beépítés közbeni nyomáshullámzás, iszapveszteség vagy túlnyomásos formációk megnyitása okozzák. Ha a szükségesnél kisebb az iszap sűrűsége (formációnyomásnál kisebb) kisebb lyuktalpi nyomást biztosít, alulegyensúlyozott viszonyok alakulnak ki, és a permeabilis formációból fluidum léphet a fúrólyukba. Viszont túlellensúlyozás esetén, amikor az iszap lényegesen nagyobb nyomást biztosít, mint a formáció pórusnyomása olyan problémákat okozhat, mint a gyenge formációk felrepesztése, a fúrási sebesség csökkentése, valamint az iszapveszteség. A közel kiegyensúlyozott körülmények közötti fúrás a legelőnyösebb. A fúrólyuk hibás töltése a lyukbeindulások leggyakoribb oka ki- és beépítés során. Amikor a fúrószerszámot lyuktöltés nélkül kiépítik, a folyadék szintje lecsökken. Ha a kiépítés nedves (wet) fröccsös, akkor a fúrószárból az iszap nem folyik vissza a fúrólyukba, száraz (dry) kiépítés során a fúrócső belsejéből az iszap visszafolyik a fúrólyukba. A fúrócső kiépítése közbeni hidrosztatikus nyomás csökkenés 21

30 megakadályozására a fúrólyukból kiépített acél és iszap térfogatával a fúrólyukat fel kell tölteni. A fúrólyuk feltöltéséhez szükséges iszap pontos térfogatát ismerni kell, és ha a fúrólyukba kevesebb iszapot lehet betölteni, mint a kiszámított, akkor a formációból beáramlás történt Slug A száraz kiépítés elősegítésére a kiépítés megkezdése előtt nehezített iszapdugót (slug) szivattyúznak a fúrószárba, így az iszapnívó a fúrócsőben lesüllyed, kiépítéskor az iszap kifolyik a fúrószárból és a munkapadot sem szennyezi. Ez a jelenség a forgatórúd lecsavarásakor téves kútbeindulást jelez és a lyuktöltő tartályból a számítottnál kevesebb iszapot lehet a lyuktöltésre beszivattyúzni. Ezt a téves jelzést a harmadik vagy negyedik szakasz kihúzásakor már nem tapasztalható, a lyuktöltés normalizálódik A fúrólyuk megdugattyúzása A megdugattyúzást (swabbing) az iszap tehetetlensége okozza, az iszap nem süllyed olyan gyorsan a fúrószárban, mint amilyen sebességgel a fúrószárat emelik. A megfelelő sűrűségű iszappal feltöltött fúrólyukban a megdugattyúzás a permeabilis formáció mélységében lecsökkenti a nyomást és lehetővé teszi a formáció fluidum belépését a fúrólyukba. A megdugattyúzás mértéke nő ha: a fúrócsövet gyorsan emelik; az iszap viszkozitása és gél erőssége nagy; a fúró megragad; a fúrószár eldugul; az iszaplepény vastag; a fúrólyuk és a fúrószerszám közötti gyűrűstér szűk; a lyuktalpi szerszám összeállítás nagy átmérőjű; magfúrót/magcsövet, packert építenek ki. A fúrólyuk akkor a legérzékenyebb a megdugattyúzásra, amikor a fúrót a lyuktalpról emelik fel és a kiépítést megkezdik. A kiépítés biztonságát lyuktalpi nyomástöbblettel biztosítják, a formáció nyomás túlellensúlyozására sűrűségtöbbletet (trip margint) állítanak 22

31 be. Ez a lyuktalpi nyomástöbblet kis mélységű fúrásokban általában 4-5 bar (50-60 psi), mélyebb fúrólyukakban 7-14 bar ( psi) Beépítési nyomáshullám (surge) A beépítési nyomáshullámot (surge), a fúrólyukban a fúrószerszám leengedése okozza, az iszap a fúrócsőhöz és a lyukfalhoz igyekszik tapadni, ami lefelé mozgás közben korlátozza a fúrószár mellett az iszap visszaáramlását. A nyomáshullám nagyságát növeli: a fúrócső gyors beépítése; a nagy iszap viszkozitás és gél erősség; a megragadt fúró; a fúrószár eldugult, visszacsapó szelep van beépítve; az iszaplepény vastagsága; a fúrólyuk és fúrószerszám közötti szűk gyűrűstér; nagy átmérőjű lyuktalpi szerszám összeállítás; magfúrót/magcsövet, packert építenek be. A nyomáshullám csökkenthető szakaszos öblítéssel való kiépítéssel, valamint a lyukból kiszorított iszap mennyiségének és a beépített szerszám térfogata azonosságnak ellenőrzésével Iszapveszteség Ha a fúrólyukban lévő fúrási folyadékoszlop által keltett nyomás nagyobb, mint a formáció repesztési nyomása akkor a formáció felreped, az iszap a fúrólyukból a formációba áramlik és az iszapnívó a fúrólyukban lecsökken. Az iszapveszteség hatására a hidrosztatikus nyomás, amely a fúrólyuk elsődleges egyensúlyát jelenti, lecsökken. Ha a lyuktalpi nyomás a megnyitott formációk pórusnyomásánál kisebb értékre csökken, kútbeindulás és annak következtében kitörés alakulhat ki Abnormális nyomás 23

32 A kútbeindulások tipikus oka a túlnyomásos rétegbe való belefúrás, amikor az iszapsűrűségből adódó lyuktalpi nyomás nem elegendő ahhoz, hogy megtartsa a formáció nyomását. Abnormális a formációnyomás gradiense, ha az nagyobb, mint a formáció sós rétegvíztartalmának nyomás gradiense. A legtöbb területen normális sűrűségűnek a formáció sós rétegvizét tekintik. Azok a lyukszelvényező módszerek és fúrás közbeni mérések (Measurement-While- Drilling, MWD), amelyek képesek a márga tömörségét vagy sűrűségét mérni, felhasználhatók az abnormális nyomású zónák előrejelzésére. A fúrási paraméterek kiértékelése, a márga furadék vizsgálata, geofizikai analízis, közvetlen nyomásmérések, a fúrási sebesség vagy d kitevő használható az abnormális nyomások értékelésére Cementezés utáni gázszivárgás A cement elhelyezése után a cementkötés kémiai folyamatai miatt a gáz a formációból a gyűrűstérbe léphet. A még képlékeny, meg nem kötött cementtej lehetővé teszi, hogy áramlási csatornák alakuljanak ki amik fokozott gázbelépést és kitörésveszélyt jelentenek. A fúrósoknak cementezés után ellenőrizni kell a gyűrűstéri nyomást, és ha gázszivárgást észlelnek a gyűrűstérben, azt le kell zárni. 3.4 A kútbeindulás figyelmeztető jelei A meghatározott túlnyomás előrejelzési módszerek alkalmazásával fúrás közben a túlnyomásos formáció előre jelezhető. A kútbeindulás figyelmeztető jelei lehetnek: a fúrási sebesség változása; a kifolyó intenzitás növekedése; a tartályszint növekedése; a szivattyúzási nyomás csökkenése; a szivattyú löketszám növekedése; a forgató nyomaték növekedése; a szerszám szorulása megemelés közben; a furadék szemek nagyságának változása; a horogterhelés növekedése; a háttérgáz szintjének növekedése; 24

33 a sótartalom növekedése; a kifolyó hőmérsékletének növekedése; a márga sűrűség változása; indikációk szeizmikus analízis alapján; a fúrólyukban végzett mérések jelzései; az iszaptulajdonságok változása; az iszapszelvényezésből nyert különböző jelzések. A kútnyomás egyensúlyának megbomlására a fúróberendezésnél számos jel utal, egyetlen jelzésnél is már roppant körültekintően kell eljárni, hiszen okozhatja a kút beindulását is A fúrási sebesség változása A fúrási sebesség változásának észlelése közvetlenül utal a nagynyomású márga vagy homok jelenlétére. Általában, ha a fúró túlnyomásos formációba hatol a fúrási sebesség megnő, ha azonban olajközegű öblítő folyadékot használnak és gyémánt-fúrót, a fúrási sebesség lecsökken. A fúrási sebesség hirtelen megnövekedése (drilling break), a fúrási sebesség hirtelen lecsökkenése (reverse drilling break) az amerikai szakmai szóhasználat szerint. A fúrási sebesség hirtelen megnövekedése azt jelzi, hogy a fúró túlnyomásos homokos szakaszt nyitott meg, mivel a fúró általában gyorsabban halad, ha a túlellensúlyozás csökken, vagyis ha a formáció nyomása eléri vagy meghaladja az iszaposzlop hidrosztatikus nyomását. Elfogadott módszer a sebesség megváltozása után maximum 1 métert előfúrni és túlfolyás próbát (flow check) tartani. A fúrási sebesség hirtelen megnövekedése (drilling break) esetén túlfolyás ellenőrzést (flow check) kell végezni, lépései az alábbiak: a forgatás leállítása; a fúrószár megemelése zárási helyzetbe; a szivattyú leállítása; kifolyó ellenőrzése; ha nincs túlfolyás a fúrás folytatása; ha van túlfolyás, akkor a kút lezárása, zárt nyomások felvétele, a lyukegyensúly helyreállítása. 25

34 3.4.2 A kifolyó intenzitásának növekedése A formációból belépő fluidum megnöveli a kifolyási intenzitást. A kifolyó intenzitás változása nehezen vehető észre kismértékű beáramlás esetén (kis áteresztőképességű formációk), ilyenkor a beáramlás általában a tartályszint változással fedezhető fel. Jó áteresztőképességű formációk esetén a kifolyó intenzitás lényegesen korábbi jelzést ad, mint a tartályszint változás. A kifolyási sebesség növekedésének észlelésére legalkalmasabb a kifolyó intenzitásmérő műszer. Ha ilyen műszer nincs felszerelve a túlfolyás gyanúja esetén, a kifolyón kell ellenőrzést tartani. A kifolyó intenzitás növekedése már a kútbeindulást jelzi, ezután a kifolyó ellenőrzésre már nem kell időt pazarolni, a kutat azonnal le kell zárni Tartályszaporulat Ha az iszaptartályokban bekövetkezett térfogat növekedést nem iszapjavítás miatti folyadékfeltöltés vagy más hasonló beavatkozás okozta, akkor a tartályszint növekedése biztos jelzés, hogy a formáció fluidum lép be a fúrólyukba. A tartályszint növekedést szintmérő műszer jelzi. A regisztrálót úgy kell elhelyezni, hogy a fúrómester lássa a regisztrátumot fúrás és ki-beépítés közben, és vegye észre, ha iszapot töltenek vagy kivesznek a kezelő tartályból. Túlfolyási gyakorlatokkal (pit-level drills) kell a fúrómestert és a személyzetet begyakoroltatni, hogy észrevegyék a tartályszint változást. A tartályszint változása biztos jele annak, hogy a kút beindult A szivattyúzás változása Az öblítési nyomást a felszíni vezetékrendszer, a fúrócső és a súlyosbító, a fúró fúvókák és a gyűrűstér súrlódási nyomásvesztesége adja. Ha gáz jelentkezik fúrás közben, az felfelé emelkedik, és expandálni a gyűrűstérben, gáz expanziója folyadékot szorít ki a gyűrűstérből, így könnyebb fluidum oszlop van a gyűrűstérben, mint a fúrócsőben. Ezáltal még a kitörés gátlót be nem zárják, kiegyensúlyozatlanság van a fúrószárban lévő oszlop és a gyűrűstérben lévő iszap-gáz keverék oszlop között. A gyűrűstérben szaporodó könnyebb fluidum oszlop az öblítési nyomást fokozatosan csökkenti, és amíg a szivattyú terhelése változik a löketszám lassan nő. 26

35 3.4.5 A forgatónyomaték növekedése A forgatónyomaték normális nyomású formációk esetében a mélységgel nő, de gyorsabban nő az átmeneti zónában (transition zone), ahol a formáció túlnyomásossá válik. Az átmeneti zónában nagy mennyiségű márga furadék léphet a fúrólyukba, részlegesen eltömheti a gyűrűsteret, és fékezi a forgatást. A fúró nagyobb furadék szemeket is képez, ennek hatására a furadék felhalmozódik a súlyosbító körül és növeli a forgató nyomatékot, így a forgatónyomaték növekedése a formáció-nyomás növekedésének és a lyukbeindulás veszélyének jó jelzése lehet Szerszámszorulás Ha a formációnyomás öblítés közben nagyobb, mint a hidrosztatikus nyomás és rátoldás vagy kiépítés miatt az öblítést leállítják, a formáció körbefoghatja a súlyosbítót vagy a fúrócsövet (fill up). Ez a jelenség a fúrószerszám szorulását eredményezi, ami megemelés közben jelentkezik. Természetesen néhány agyag is érzékeny az iszap víztartalmára, ezek megdagadnak és beduzzadnak a fúrólyukba amint a fúróiszap vizével érintkeznek és szerszámszorulást okoznak. Amikor a lyuk szűkülése és a szorulás növekszik, kiépítés vagy rátoldás közben lehet a formációnyomás emelkedésének a jele és nem egyszerű anyag probléma Horogterhelés változása A fúrószerszám súlya kisebb az iszappal feltöltött fúró lyukban, mint a levegőben az iszap felhajtó ereje miatt. A nagyobb sűrűségű, nehezebb iszap nagyobb felhajtó erőt eredményez a fúrószerszámra, ezért ha beáramlás történt és a formáció fluiduma kisebb sűrűségű, mint a fúróiszap, az iszap felhajtó ereje lecsökken, ami a fúrószerszám súlynövekedését eredményezi Fúrólyuk beindul rátoldáskor Ha fúrás közben az iszap nem szaporodik, de a kút rátoldáskor túlfolyik, akkor a gyűrűstéri nyomás veszteség (APL) tart egyensúlyt a formációnyomással. 27

36 Ez egy figyelmeztető jel arra, hogy a kút hamarosan alulegyensúlyozottá válhat. Ekkor vagy kismértékben növelni kell az iszapsűrűséget, vagy oly mértékben csökkenteni a fúrási sebességet, hogy egyszerre csak egy toldásgáz legyen a gyűrűstérben Kiépítési munkalap A munkalap a kút ki/beépítés közbeni egyensúlyának legfontosabb ellenőrzési lehetősége. A ki/beépített szerszám és a ténylegesen be/kiszorított iszap térfogatának rendszeres összehasonlítása megbízható képet ad a nyomás egyensúlyáról. Az esetleges +/- eltérések utalhatnak rendellenességre, ilyenkor kell túlfolyás próbával meggyőződni a nyomás balanszáról. A pontos ellenőrzéshez jól szerkesztett, pontos kijelzést biztosító lyuktöltő tartály (trip tank) szükséges. 28

37 4. Túlnyomásos formációk 4.1 A túlnyomás kialakulásának okai tektonikushatások; víznyomás hatása; kőzetté válás (diagenezis); anhidrit vízfelvétele; hőmérsékleti hatások (termális expanzió); szénhidrogének termális bomlása. Napjainkban, egyre több pénzt és nagyobb kihívást jelentenek az újabb kútfúrások, ennek okai a szélsőséges viszonyok, valamint a már meglévő kutak mélyítése és ferdítése. Elsődleges szempont a biztonság, és persze minél több fúrás végződjön sikeresen. A műszerkabin erre megfelelő lehetőségeket nyújt, nagymértékben hozzásegítve a túlnyomás előrejelző módszerekkel. Mivel, ha nem észleljük a túlnyomásos réteget és egy hosszú csövezetlen szakasz végén fúrunk bele, akkor rögtön megindul a beáramlás. Ennek jeleit hamarosan észleljük a felszínen is, de mégsem növelhetjük az iszap sűrűségét, mert ezzel kockáztatjuk, hogy a felsőbb rétegek felrepedhetnek, ez iszapveszteséghez vezethet, ami még nagyobb bajt okozhat a lyuktalpon. Nőhet a beáramlás, és kitöréssé fajulhat a beáramlás. Ez a fúrási pont teljes elvesztéséhez vezethet, és az elfojtása plusz költségeket eredményez. Az előrejelzés tehát, elengedhetetlen a biztonság érdekében, és csökkenti a plusz költségeket. 4.2 A túlnyomás előrejelzésének lehetőségei: Márga sűrűség: minél nagyobb a telep nyomása, annál nagyobb a zóna feletti agyagos kőzetek pórusnyomása és ezek alulkompaktáltsága miatt kisebb a sűrűségük. Normál viszonyok között ennek egy emelkedő trendje van és túlnyomás esetén a tényleges értéke ettől a trendvonaltól eltér Karbonát tartalom meghatározása: a pliocén korú üledékek karbonát tartalma ismert a legjobban. A pliocén elején, több területen nagy karbonát tartalmú márgák, mészmárgák képződtek. Ezek gyakran túlnyomásos, idősebb tárolók 29

38 fedőkőzetei, vagy akár maguk is tárolók. Ez a vizsgálat nem jelent önálló információt csak más vizsgálattal együtt eredményes Gázdetektálás: minden CH- tárolóban található kisebb vagy nagyobb mennyiségű gáz. A fúró által a talpon felaprított kőzettörmelék pórusaiból a gáz egy része átmegy az iszapba, s azt könnyíti, gázosítja. A műszerkabin rendelkezik gázdetektorral, egy kromatográffal és egy ehhez kapcsolt analóg regisztrálóval, amely az idő függvényében regisztrálja a kromatográf által két oszlopban leválasztott gázmennyiség értékeit. Ezek: hélium, nitrogén, metán, valamint etán, propán, i-bután, n-bután, széndioxid és kénhidrogén. A gázkomponensekből, melyeket a kromatográf nagyon pontosan mér, különböző módszerekkel következtethetünk arra, hogy az illető gáz származási helye olaj-, gáz telep-e vagy sem. A Geoservices cég által igen elterjedt grafikus értékelési mód, amit a minta elemzés alapján készítenek el, ez a háromszög- diagram. A diagram lényege egy egyenlő oldalú háromszög, melynek minden oldala egy-egy skálának felel meg, amelyekre az etán, propán, normálbután és az összes gázmennyiség arányainak értékei kerülnek fel. Ha a háromszög csúcsa felfelé mutat, gáztelepről, ha lefelé olajtelepről beszélünk. A háromszög méretének is jelentősége van. Nagy a háromszög, ha száraz gáz, kis gáz-olaj viszonyú olajtelep esetén. Kicsi, dúsgáz és nagy olaj-gáz viszonyú telepeknél a háromszög területe A d exponens 1966-ban fejlesztette ki Jorden és Shirley, ezt a fúrási paramétert. Erre azért volt szükség, mivel a fúrási sebességet befolyásoló tényezőket nem tudjuk állandó értéken tartani. Ha ez létrejöhetne, akkor a fúrási sebesség változása megmutatná és lehetővé tenné a túlnyomásos zónákat, mivel ilyenkor a sebesség rohamosan megnövekszik. Ahol: ROP RPM fúrási sebesség (Rate Of Penetration) [láb/óra] asztalfordulat (Revolutions Per Minute) [fordulat/ perc] 30

39 WOB fúróterhelés (Weight On Bit) [font] D h fúróátmérő [hüvelyk] d d exponens [-] K konstans [-] Ebből kiderül, hogy a d exponens a fajlagos fúrási sebesség és a fajlagos fúróterhelés logaritmusainak hányadosa. Ezt az alapformulát ki lehet egészíteni az effektív iszapsűrűséggel és a fúró kopásával. A fúrókorrekciót abban a kivételes helyzetben lehet teljes mértékben használni, ha a fúró alakja ismert (kopás, stb.) A fúrás során a gyakorlatban a közelítő DCS számítás használható a fúrókopás becsült értékeinek felhasználásával. A d exponens módszer csak agyagos márga formációkban alkalmazható! DCS formula: Ahol: a p X - fúrókopás korrekció: a = 0,93z 2 +6z+1 korrekciós kitevő (0-0.5) a fúrótípusnak megfelelően végső fúrókopás z H ECD normál hidrosztatikus nyomás gradiens, font/ gallon ekvivalens öblítési sűrűség. 31

40 A trend egyenes egyenlete: Ahol: a b DEPTH a vonal meredeksége a 0 mélységnél való metszés mélység. A rétegnyomás gradiense: Ahol: FPG S H DCS d cn a rétegnyomás gradiense [font/gallon] a fedőkőzet nyomásának gradiense [font/ gallon] normál hidrosztatikus nyomás gradiens [font/gallon] korrigált d - exponens normál d - exponens, a trend egyenesből extraponálva. A repesztési gradiens: Ahol: FRAC rétegrepesztési gradiens [font/gallon] Poisson koefficiens. 32

41 Ekvivalens öblítési sűrűség (EDC) Ahol: ECD ekvivalens öblítési sűrűség [font/gallon] MW in bemenő iszapsűrűség [font/gallon] NOPAN BIPOS K névleges talpi nyomásveszteség [psi] a fúró aktuális helyzete [láb] K=0, Fedőkőzet nyomás gradiens Ahol: S a,b,c fedőkőzet nyomás gradiens [font/ gallon] ajánlott vagy helyi együtthatók. Poisson együttható Ahol: Poisson koefficiens DEPTH a,b mélység ajánlott vagy helyi együtthatók. Fúrási porozitás 33

42 Ahol: Ø fúrási porozitás [%] d cn normál d exponens DCS FPG korrigált d -exponens rétegnyomás gradiens [font/gallon] A sigmalog módszer Ez a túlnyomás előrejelző módszer, csak fúrási paraméterek feldolgozásán alapszik, tehát hasonlít a d exponenséhez, de a számítási folyamat eltér. A különbség a d exponenséhez képest annyi, hogy itt kiküszöbölhetőek olyan problémák, mint a litológiai és tektonikai változások. A számítás célja a rétegnyomás gradiens kiszámítása. A végeredmény egy kőzetszilárdsági paraméter. A túlnyomás meghatározása a mért értéknek egy vonatkoztatási értékkel való összehasonlítása révén történik. A kettő közötti különbség jelenti a rétegnyomás nagyságát. Túlnyomásra utaló jel, ha a függvény balra nagy eltéréseket mutat, a kisebbek a porozitására céloznak. Korrigálatlan sigmalog értéke Ahol: Ϭ t a sigmalog nyers értéke WOB RPM fúróterhelés [t] asztalfordulat [fordulat/ perc] D h fúróátmérő ROP fúrási sebesség [m/h] 34

43 Korrigálatlan sigmalog, a kőzetszilárdsági paraméter Ahol: F Δp differenciális nyomás [kg/dm 3 ] Trend egyenes Ahol: a trend értéke a az egyenes vonal meredeksége rendszerint egy állandó, ami 0,088 b VDEPTH 0 méretnél való metszés vertikális mélység [m] A rétegnyomás gradiense Ahol: FPG a réteg pórusnyomás gradiense [kg/dm 3 ] MW iszapsűrűség [kg/dm 3 ] 35

44 Porozitás Ahol: Ø t a teljes porozitás hozzávetőleges értéke klasztikus rétegekben [%] 36

45 5.Túlnyomás előrejelzési módszerek az algyői mezőn 5.1 Algyői terület földtani felépítése Az algyői szerkezet egy ÉNy-DK-i csapásirányú, környezetéhez képest kiemelt helyzetű antiklinális. A medencealjzaton kb méteres felszín alatti mélységben prekambriumi metamorfitok (csillámpala, gneisz, csillámkvarcit, kloritpala stb.) és az ÉNy-i részen mélyebb helyzetben kis területen (2 fúrásban bizonyítottan) középső-triász dolomitok alkotják. Az aljzatra nagy vastagságú ( méter) neogén és kvarter üledékek telepedtek. A szerkezet az aljzat relatív kiemelkedésére települt boltozat, a mai szintkülönbségek létrejöttében a kompaktáció is jelentős szerepet töltött be. A csak néhány fúrásban főként peremhelyzetben- meglévő miocéntől eltekintve a pannóniai sensu lato üledékek közvetlenül a medencealjzatra települtek.(5) A területen legjelentősebbek a pannóniai sensu lato üledékek, melyek vastagsága méter is lehet. A pannóniai sensu stricto képződmények méter vastagságúak, és időben egymás felett alulról felfelé az alábbi képződmények különíthetőek el: Durvatörmelékes összlet Transzgressziósan települt az aljzatra. Kőzettanilag főként kavicsos homokkő és konglomerátum. Vastagsága 0-79 méterig terjed. Márga-mészmárga összlet Az előző rétegre települt vagy annak hiányában kitölti az aljzatot, méter vastagságban. Agyagmárga összlet Agyagmárgából és finom aleuritból áll méteren. Homokköves összlet 37

46 Agyagmárga-, aleurit- és homokkőrétegek váltakozásából áll, melyen belül a pélites szakaszok dominálnak. Alsó része pro-delta turbidit, felső része delta lejtőképződmény. A pannóniai sensu strictóra fáciensdiszkordanciával települnek az úgynevezett felsőpannóniai üledékek, melyek méter felszín alatti mélységben helyezkednek el. Legfontosabb kőzetei az agyagmárga, az aleurolit és a homokkő. A homokkőrétegek részaránya 40%-ra nő. Ezek mellett előfordul még vékonyabb ( cm) lencsék formájában mészmárga, karbonátos homokkő, algás barnakőszén, szenes agyag is. A felszín és 750 méter között kvarter üledékek vannak. A felsőpliocén rétegsor átlagos vastagsága méter, elsőként rendszerint kavicsos, homokos víztároló összletet tartalmaz, ezután agyag- és homokkőrétegek váltakoznak. A holocén illetve a pleisztocén üledék 200 méter vastagságú, fő alkotórészei a folyóvízi lerakódások, a lösz és a futóhomok. 5.2 Az algyői mező A mező legjelentősebb alsópannon kőolajtelepének termelésbe állítása 1978-ban kezdődött. Ekkorra kialakult a 300 méteres kúttávolságú olajtermelő kútsor. A vízbesajtolás 1985-ben indult meg és fokozatosan kiterjedt a teljes gáz-olaj határ kútsorra. A természetes energiával történő művelés időszakában a termelési ütem 1980-ban elérte a t/év szintet. Ezt követően a gyors rétegnyomás csökkenése miatt, gyors ütemű termeléscsökkenés következett be től 1985-ig gyakorlatilag szünetelt a telep termeltetése. A vízbesajtolásos művelés kezdetekor 193 bar volt a rétegnyomás. A kutak ismételt üzembe helyezésekor, nagyon sok kútnál beáramlási problémák jelentkeztek, illetve a legtöbb kút csak magas gáz-olaj viszonnyal volt képes termelni. A tároló kőzet kedvezőtlen kifejlődése miatt a kutak többsége csak kis hozamú termelése képes, ami további paraffinosodási, hidrátosodási problémákat okozott. A részletes rétegserkentési és perforáció módosítási program végrehajtásával sikerült elérni, hogy a termelési ütem jelenleg t/év, a kihozatal 12,6%. Bár a telep teljes termelő kút állománya megvan, célszerű és nem utolsó sorban gazdaságos vállalkozás a termelő kapacitás növelése vízszintes kutak létesítésével. 38

47 5.3 A vizsgált réteg, Alsópannon 13/b A telep kombinált szerkezeti- litológiai csapdában kialakult gázsapkás kőolajtelep, kisméretű kezdeti túlnyomással. A tároló egészét tekintve több hidrodinamikai egység létezik: az Ap-13/b1 telep keleti, dél- keleti litológiai déli részen kiékelődik, máshol a vízolaj határ övezi az Ap-13/b2 telep északi és keleti részét kiékelődés zárja le, míg nyugaton a CHvíz fázis határolja. A szerkezet földrajzilag a Szeged-Algyő térségben feltárt, Algyő mező középső részén helyezkedik el. Az Ap-13/b tároló homokkőtest az algyői szerkezeten és az algyői alsópannon összlet legnagyobb olajkészletű telepe, de az egész algyői mezőt tekintve is jelentős olaj és gázkészlettel rendelkezik. Geológiai adottságai kedvezőtlenek, mert az aleurit csíkokkal közrefogott maximum 10 méter vastag homokkőlebenyek véletlenszerűen fogazódnak egymásba. Alulról felfelé a, b, c, d, e jellel ellátott homokkő szakaszok jellegükből adódóan azonosíthatóak. Az átlag 10mD áteresztőképességű telep kihozatali tényezője 15 évi termelés után 12%, amely csak egyharmada a várható értéknek.(5) A telepben lévő kutak termelékenységi tényezője és kapacitása jelentősen csökkent a nem várt mértékű rétegnyomás csökkenés és a 100 bar körüli depresszió következtében. A gáz-olaj határon elvégzett vízbesajtolás megállította a további rétegnyomás csökkenését, de nem bizonyult elég hatékonynak a produktivitás növeléséhez. A telepben mért rétegnyomás mérések alapján a nyomáseloszlás igen heterogén. A fluidumok beáramlása lassú és a nyomáskiegyenlítődés csak hosszú idő alatt mehet végbe. A többéves tapasztalat azt mutatja, hogy vízszintes kutak létesítésével tizenháromszor kisebb fejlesztési költséggel termelhető ki az adott kőolajmennyiség, mint függőleges kutak esetében. 39

48 5.4 A kabin felszereltsége Algyő 743H fúrásnál A kutat 1982-ben fúrták és képezték ki, olajtermelésre. A jobb kihozatal és gazdaságosság érdekében ferdítést alkalmaztak (2010 évében) 850m-től. Az új célréteg 3100m-en található. A következő paraméterek mérésére (506 métertől 3100 méterig) az alábbi érzékelőket szerelték fel: Fúróhelyzet érzékelő: Geoservices típusú (drawwork sensor) a berendezés emelőmű dobtengelyére csatlakoztatva. Fúróterhelés: Horogterhelésből számítógép által számítva. Horogterhelés: Érzékelője 0-100baros (piezo kristályos), a berendezés holtkötél lekötő dobjához csatlakoztatva. Nyomaték: Érzékelője 0-100baros (piezo kristályos) a berendezés TOTCO műszerére csatlakoztatva. Asztalfordulat érzékelő: Proximity detektor, a berendezés kardántengelyére szerelve. Öblítési mennyiség érzékelő: Proximity detektor, a berendezés iszapszivattyújára szerelve. Számítógép által számított a mennyisége. Öblítési nyomás: Érzékelője 0-400baros, Geoservices típusú (piezo kristályos) a berendezés állócsövére csatlakoztatva. Iszapsűrűség be- kifolyó érzékelők: DSM 4000 Geoservices típusú, folyadékoszlop nyomáson alapuló sűrűségmérő. Iszaphőmérséklet be- kifolyó érzékelők: C ( F), Geoservices típusú. Vezetőképesség be- kifolyó érzékelők: 0-300mS, FOXBORO típusú. Tartálytérfogatok: Úszók segítségével mérik, összesen 6 darab. Összgáz: Iszapból kiválasztott gáz mintaszivattyúval GFF-be továbbítódik.(gff: láng ionizációs gázdetektor) Gázkomponensek C 1 -nc 5 : Iszapból kiválasztott gáz mintaszivattyúval a láng ionizációs gáz kromatográfba továbbítódik. CO 2 érzékelő: 0-100%, Geoservices típusú. H 2 S érzékelő: 0-300ppm, H 2 S detektor,a gázvezetékben. Furadék és fluidum mintavétel a területi vezető geológus által megadott sűrűséggel végzendő. 506,0-1865,0 méterig 5 méterenként, 1866,0-3100,0 méterig 2 méretenként. Karbonát mérés 4 méterenként. 40

49 A furadék minták helyszíni vizsgálatához felhasználtam az alábbi eszközöket: Binokuláris mikroszkóp; Karbonát mérő; Kémiai reagensek pl. éter; UV-lámpa; Maggáz leválasztó. Minden furadékot UV fényben direkt és szerves oldószeres (éter) feltárással is megvizsgáltuk. Pozitív gyanú esetén éter vizsgálat következett. A furadékok archiválás céljából a szolnoki magraktárba lettek szállítva. 5.5 Fúrás közben észlelt CH- indikációk A módszerek értelmezésének célja az algyői fúrásponton feltárt szénhidrogénnel telített szakaszok kijelölése és szénhidrogén típusainak meghatározása. A fúrás ideje alatt mért gázadatokból kiszűrésre kerültek a nem formációból eredő gázok, tehát az így korrigált gázadatok kerültek értelmezésre. A kiválogatott gázok: TG SWG POG ÁG toldás gáz; szerszám megemeléséből származó gáz; szivattyú leállásakor belépő gáz; átforduló gáz. Az algyői fúrásponton az ALS-05 műszerkabin adatai lettek felhasználva. A kifolyó gázadatait a rázószita koporsójában elhelyezett GZ1 típusú degazer választotta ki, a kabinban a GEO FAST FID típusú kromatográf mérte, melynek ciklusideje 42 másodperc. A kromatográf C 1 -nc 5 közötti gázokat elemezte. A berendezésen bemenő oldali DEGASSER technikai okok miatt nem került felszerelésre. Ezért bemenő oldali gázokkal nem lettek korrigálva az értékek. Számos mérést végeztem, ezek közül a legkiemelkedőbb értékek m között kaptam. Ez a tartomány az Ap-13/b zónához tartozó, homokkő, aleurolit-, agyagmárga csíkokkal. 41

50 m mélységhez tartozó furadékokban a következő eredményeket kaptam: UV fényben (FLD) rendkívül látványos sárga, egyenletesen fényes színt mutatott, mely olaj jelenlétére utal. UV oldószeres vizsgálatkor ugyanolyan sárga, egyenletesen, gyorsan kiviruló végeredményt láttam, éteres reakció esetében borostyánsárga gyűrű jelent meg a kémcső falán. Tehát elmondhatom, mindhárom reagens esetében pozitív volt a teszt. 5.6 Háromszög és Pixler diagram A Geoservices cég által tapasztalati úton kifejlesztett programmal különösebb nehézség nincs, hiszen a mélység és a gázadatok megfelelő sorrendben történő beadása után a program rögtön elkészíti a diagramot.(8. melléklet) E módszer segítséget adhat, annak eldöntésében, hogy a minta a telepből származik-e, s esetenként még a telep jellegére is utalhatnak. Ha C 2 /C 3 arány értéke egynél kisebb, akkor olajtelepről beszélünk. A kromatográf leolvasásából megállapítottam, hogy a Pixler diagram olaj zónából a gáz zóna felé haladó rátiós értékek könnyű olaj telepre jellemző trendet mutatnak. A furadék CH reakciója végig pozitív. Észrevételem, hogy a CH reakciók és gázarányokból levont következtetésem ellentmond egymásnak, ez annak köszönhető, hogy a kút túl van egyensúlyozva. Emiatt a nehezebb gázkomponensek nehezebben lépnek be, arányuk kisebb, ami meghamisítja a háromszög, a Pixler diagramokat és rátiós görbék értelmezését. 42

51 5.7 Lyukegyensúly megóvás Túlnyomás előrejelző módszerek alkalmazásához először meg kell értenünk, a hidrosztatikustól eltérő, nyomások kialakulásának okait. Túlnyomás kialakulásához számtalan geológiai adottság vezet: túl gyors ülepedés (alulkompaktált réteg); termális expanzió; agyagos kőzetképződés; ozmotikus hatások; evaporitok képződése; szerves anyagok átalakulása; tektonika. A túlnyomás kialakulásához, illetve fennmaradásához alapvető feltétel egy zárt környezet, melynél a pórusokban lévő rétegfolyadék nem tud eltávozni, s így a túlnyomás fennmaradhat. A túlnyomás értékét meghatározó módszereket két nagy csoportba sorolhatjuk előrejelző és érzékelő módszerek. Előrejelző módszerek: a fúrást megelőző módszerek, melyek vagy a szeizmikus sebességeken alapulnak, vagy kútgeofizikai szelvényeken, és a korábbi kutak adatain. Túlnyomás érzékelő módszerek: fúrás közbeni paramétereket használják (normalizált fúróhaladás, iszaphőmérséklet, gáz-szelvényezés, márga szemek vizsgálata, stb.) valamint a fúrás közben készült szelvényeket (MWD/LWD). A legtöbb alkalmazott módszer azt az alapelvet használja ki, hogy az abnormálisan magas nyomással rendelkező rétegek kisebb mértékben tömörödtek és sokkal nagyobb a porozitásuk, mint a hasonló mélységű azonos kőzetekből álló rétegeknek. Következésképpen, ha a réteg porozitása drasztikusan megnő, ez lehet a túlnyomás jele. A d kitevő módszert azzal a céllal fejlesztették ki, hogy a fúróhaladás változásainál ki lehessen szűrni a többi fúrási paraméter hatását.(9) 43

52 A különböző előrejelző módszerek hatékonysága jelentősen eltérhet, így érdemes azokat alkalmazhatóságuk szerint osztályozni.(8.táblázat) Érzékelési paraméter alkalmazhatósága Valós idejű módszerek Felérkezéssel késleltetett módszerek JÓL ALKALMAZHATÓ Fúróhaladás Korrigált d kitevő Normalizált fúróhaladás Sigmalog Gáz: Toldás gázok; Háttér gázok; Gáz beáramlás. Megszorulás közben ki-/beép/toldás KORLÁTOZOTTAN ALKALMAZHATÓ Kifolyó mennyiség mérése Tartályszint mérés MWD Fúradék kiülepedése a lyuktalpon Nyomaték Formációgáz összetétele Ki-/beép-kor felhalmozódó gáz Márgasűrűség Agyagosodási tényező Fúradék mérete/mennyisége NEM ALKALMAZHATÓ Szivattyúnyomás Iszap hőmérséklete 8. táblázat Magyarországi tapasztalatok azt mutatják, hogy a hazai pannon medencében az un. d kitevő módszer és a márgasűrűség mérésen alapuló módszer adja a legpontosabb eredményt a műszerkabinokban alkalmazható túlnyomás előrejelző módszerek közül. A várható pórusnyomások és repesztési gradiens ismeretében hatékonyabb. 44

53 6. Konklúzió A témám alapos megismerése után, több észrevételem volt. Elsőként, a technikai fejlődés során, nagy előnyben részesített PDC fúrók gyorsabban és hatékonyabban jutnak el a cél rétegig. A probléma az, hogy a programok és vizsgálatok a görgős fúróhoz lettek alakítva, amellett a sebesség és furadék méret mellett optimális a mért eredmény. A PDC fúró, ami ipari gyémántot tartalmaz, sokkal apróbbra és finomabbra aprítja a furadékot. Márgasűrűség mérésénél ez gond lehet, mivel olyan szemeket kell kiválasztani a furadékból, melyek mérhető nagyságúak, és ez a gyémánt fúróval nehezen kivitelezhető. Így a mérés kevésbé realizálható. A második megállapításom a fúróhaladás megnövekedett sebessége. Gazdaságossági szempontjai vannak, mivel minél gyorsabban és olcsóbban szeretnénk lemélyíteni fúrásunkat. Ez szintén PDC fúróval valósítható meg, így 1m fúrás kevesebb, mint egy perc alatt mélyül le. A furadék felérkezés ehhez a gyors tempóhoz képest lassabban érkezik a felszínre. Tehát az iszapból kiválasztott gázcsúszásban van az elfúrt méterekkel. A műszerkabin degázer eszköze az elmúlt 20 évben nem sokat változott, így nem képes a gyors fúróhaladást tartani. A fejlődés a műszerkabinban is jelen volt. Vagyis a gázszelvényezés optimalizálása érdekében más úton juttatják a kiválasztott gázt a műszerkabinba. A kiválasztott gáz, flexibilis gázvezetéken keresztül, jut be a műszerkabinba, ahol összgáz detektoron, kromatográfon, illetve CO 2 -detektoron mérik az éghető és neméghető gázok koncentrációját. Mind a gázdetektoroknál, mind a kromatográfoknál a fejlődés, illetve a változás irányát az jelzi elsősorban, hogy a korábbi TDC (hővezető-képesség érzékelő) detektorokat egy új, FID (lángionizációs detektor) váltotta fel. A régebbi típusú detektoroknál egy fűtött szálra fújta rá a gázmintát a vivőlevegő, az új típusnál pedig hidrogéngáz áramában égnek el a mintagáz komponensei. Míg a korábbi TDC detektorok alapérzékenysége 100 ppm volt, addig ez az új FID-es gázérzékelőnél már csak 5 ppm. A legújabb fejlesztést gyors-kromatográf-nak nevezik, melyeknél a mérés alapelve (FID) ugyan nem változott, de ezek a készülékek már képesek 30 másodperc alatt végigmérni a gázkomponenseket C 1 -től nc 5 -ig. E legújabb rendszer előnyei: kisebb indikációk (vékonyabb telepek) észrevétele; túlnyomás előrejelzés; geológiai korreláció lehetősége. 45

54 A gázérzékelők alkalmazása ma már nem csak a fúrások biztonságát fokozza, hanem értékelhető információkat szolgáltat a geológusok és a rezervoármérnökök számára is, segítve az értelmezők munkáját az átfúrt szénhidrogén-telepek értékelésében. 46

55 Felhasznált irodalom: (1) Geological and Mud Logging Services (2008) (2) Drilling Data Handbook (1999) (3) Keresztes N. Tibor, Ősz Árpád, Pugner Sándor- Korszerű Fúrásellenőrző és Irányító Műszerkabinok a szénhidrogén bányászatban (4) Mc Kee, R.-Pilkington- Pressure prediction OJG.1974 (5) Dr. Völgyi László, Suba Sándor, Balla Kálmán- Algyő (1970) (6) Gyakorlati kitörésvédelem (1991) (7) Szepesi J.: Kitörésvédelem (egyetemi jegyzet) (8) Zárójelentés Algyő 743H (2010) (9) Mouchet J. P., & Mitchell, A. (1989) Abnormal pressure while drilling. Manuals techniques 2. 47

56 Mellékletek 1. Műszerkabinos napi jelentés 2. Gáz napi jelentés 3. Gáz napi jelentés (kromatográffal) 4. Gáz napi jelentés (háromszög diagram) 5. Gázjelentés gázrációs szelvény 48

57 49

58 50

59 51

60 52