Ұңғымаларды бұрғылау әдістері тау жынысына әсер ету сипатына қарай топтастырылады: механикалық, термиялық, физико-химиялық, электрлік, т.с.с. Бірақ кәсіптік қолданыста тек тау жынысының механикалық бұзылуын қамтамасыз ететін бұрғылау әдістері пайдаланылады. Басқа бұрғылау әдістері зерттемелік өңдеудің деңгейінен шыққан жоқ.
Тау жынысына механикалық әсер етумен байланысты ұңғымаларды бұрғылау әдісі адамның күшін (қолмен бұрғылау) пайдаланумен, немесе қозғалтқыштарды (механикалық бұрғылау) пайдаланумен іске асырылады.
Қолмен бұрғылауды негізінде инженерлі - геологиялық зерттеулерде және аз ғана тереңдікте (20-30м-ге дейін) үлкен емес диаметрде (100-200мм) ұңғымаларды бұрғылаған кезде сомен қамтамасыз ету мәселесін шешкен кезде пайдаланады.
Қозғалтқыштардың энергиясын пайдаланумен механикалық бұрғылаудың екі түрі кең тараған – соққылық және айналмалы.
Соққылық бұрғылау. Соққылық бұрғылаудың әртүрлі түрлерінен тек қана соққылық-арқанды пайдаланылады (2-ші сурет).
Бұрғылау құрылғысы қашаудан 1, соққлық шлангадан 2 және арқандық құлыптан 3 тұрады. Ол мачтаның 12 блогы арқылы лақтырылатын арқанға 4 ілінеді, реттегіштің 6 керу ролигі 7, қосымша ролик 8. Арқан бұрғылау қондырғысының барабанына 11 толтырады. Шестернялар 10 айналған кезде шатун 9 қайтымды-түсу әрекетін жасап көтеріліп, реттеу рамасын 6 түсіреді. Раманы түсірген кезде керу ролигі 10 арқанды кереді және оқпан үстіндегі бұрғылау құрылғысын көтереді. Раманы көтерген кезде арқан түсіріледі, қашау түпке беріледі және жынысты бұзады. Ұңғыманы тереңдету мөлшеріне қарай арқын созылады (барабаннан 11 бұралады).
Ұңғымалардың цилиндірлігі түптің үстінде оның көтерілуі кезінде қашаудық бұрылуымен қамтамасыз етіледі. Жұмыс кезінде қашау өздігінен бұрылады, өйткені арқан жүктелумен (көтеру кезінде) бұралады және жүктелуді шешкен кезде айналады (қашаудың жынысқа соққылау кезінде).
Түптегі бұзылған жыныстың (шламның) толу мөлшеріне қарай оны тазалау қажеттігі туады. Қоспаға қабаттық сұйықтан және жыныстың бұрғыланған бөлшектерінен науаның түсірілуі кезінде клапан ашылады және науа осы қоспамен толтырылады. Науа көтерілген уақытта клапан жабылады. Түптің бұрғыланған жыныстан тазалануы үшін қанша рет түсірілуі қажет болса сонша рет науа ұңғымаға түсіріледі. Түп тазаланғаннан кейін ұңғымаға бұрғылау құрылғысын түсіреді және бұрғылау процесі жалғасады.
Сурет 2 - Соққылық-арқанды бұрғылау сұлбасы
Ұңғыманың соққылық бұрғылануы кезінде, шарт бойынша, сұйықпен толтырылмайды. Сондықтан жыныстың бұзылуының алдын алу үшін оның қабырғасынан ұңғымаға металл шегендеу құбырларынан тұратын резьбаның немесе пісірудің көмегімен біріктірілген шегендеу бағанасын түсіреді. Ұңғыманың тереңдетілу мөлшеріне қарай шегендеу бағанасын түпке қарай жылжытады және периодты түрде бір құбырға ұзартады.
Шегендеу бағанасының ұзындығының өсуімен оның түпке жылжуы қиындайды. Шегендеу бағанасын арнайы тығу құралымен де түсіруге болмайтындай момент болады. Бұл жағдайда түсірілген шегендеу бағанасын ұңғымада қалдырады және оның ішіне екінші шегендеу бағанасын түсіреді, ұңғыманы аз өлшемді қашаумен тереңдетеді, ал бағананы өсіреді. Қайтадан екінші шегендеу бағанасы түсірілмейтін момент пайда болады, бұл үшінші одан да кіші диаметрлі бағананы түсіру қажеттігін тудырады, осылай жобалық т ереңдікке жеткенше қайталана береді. Осындай әдіспен, ұңғымаға бірнеше шегендеу бағаналары түсірілуі мүмкін.
Мұнай және газ ұңғымаларын бұрғылау кезінде ТМД-да соққылық әдіс пайдаланылмайды. Бірақ оны суды алу үшін ұңғыманың өтуі кезінде пайдаланады, сонымен қатар көмір және таурудалы өндірісте (желдету сағалары және т.б.).
Айналмалы бұрғылау. Айналмалы бұрғылау кезінде жынысты бұзу бір уақытта бірлескен түрде қашауға жүктелу мен айналдыру моментінің әсер етуімен жүреді. Қашаудың жүктелуінің әсер етуінің әсерінен қашау жынысқа енеді, ал айналдыру моментінің әсерімен оны майдалап жонады.
Бұрғылаудың екі әдісі бар - роторлық және түптік қозғалтқыштарды пайдаланумен (турбобур және электробур).
Роторлық бұрғылау кезінде (3 сурет) қуат қозғалтқыштардан 11 шығыр арқылы мұнара ортасында 19 ұңғыма сағасының үстіне орнатылған роторға 4 — айналдыру механизміне беріледі. Ротор қашауы 1 бар бұрғылау бағанын айналдырады. Бұрғылау бағанасы жетектік құбырдан 5 және ауыстырғыш 3 арқылы оған бекітілген бұрғылау құбырларынан 2 тұрады.
Түптік қозғалтқышпен бұрғылау кезінде қашау 1 білікке бекітілген, ал бұрғылау бағанасы қозғалтқыштың 18 қаңқасына. Қозғалтқыштың жұмысы кезінде оның білігі және қашау айналады, ал бұрғылау бағанасы, шарт бойынша, ротормен айналмайды.
Сәйкесінше, роторлық бұрғылау кезінде қашаудың жынысқа енуі айналмалы бұрғылау бағанасының ұңғымасының осінің айналасында жүруі кезінде жүреді, ал түптік қозғалтқышпен бұрғылау кезінде - айналмайтын бұрғылау бағанасы.
Айналмалы бұрғылаудың сипаттық ерекшелігі - ұңғыманы сумен немесе қашаудың түпте жұмыс істеу уақытында арнайы дайындалған сұйықпен шаю. Ол үшін қозғалтқыштардан жұмысқа келтірілетін екі бұрғылау сорабының 12 көмегімен (бір немесе үштен жиі) шаю сұйығы мұнараның 19 оң бұрышында орнатылған құбырөткізгішке 16 тұрақ құбырға айдалады, кейіннен иілмелі бұрғылау шлангына 17, ұршыққа 6 және бұрғылау бағанасына барады. Қашауға жетіп, шаю сұйығы онда бар саңылау арқылы өтіп, сақиналық кеңістік арқылы ұңғыма қыбырғасы мен бұрғылау бағанасы арқылы бетке көтеріледі. Бұл жерде науаларда 15 және тазалау механизмдерінде (суретте көрсетілмеген) шаю сұйығы бұрғыланған жыныстан тазаланады, кейіннен бұрғылау сораптарының қабылдау ыдыстарына 14 түседі де, қайтадан ұңғымаға айдалады.
Кронблоктан, тәлдік жүйеден 8, ілмектен 9 тұратын полиспасталық жүйеге ілінген бұрғылау бағанасының ұңғымасының тереңдетілу мөлшеріне қарай ұңғымаға беріледі.
Жетектік құбыр 5 роторға 4 кіргеннен кейін барлық ұзындық бойынша шығырды қосады, бұрғылау бағанасын жетектік құбырдың ұзындығына көтереді және бұрғылау бағанасын элеватордың немесе ротордың үстеліндегі сынаның көмегімен іледі. Кейіннен жетектік құбырды 5 ұршықпен 6 бірге бұрап алып, ұзындығы жетектік құбырдың ұзындығымен бірдей болатын аз ғана иілген ұңғымаға алдын ала орнатылған шегендеу бағанасына түсіреді. Бұл ұңғыма ортадан оның аяғына дейінгі қашықтықта мұнараның оң жақ бұрышында бұрғыланады.
Осыдан кейін бұрғылау бағанасын екіқұбырды біріктірумен (екі біріктірілген құбырлар немесе ұзындығы 12м болатын бір құбырмен) ұзартады (өсіреді), оны элеватор мен сынадан шешіп, екіқұбырдың ұзындығына ұңғымаға түсіреді, элеватор немесе сынаның көмегімен ротордың үстеліне іледі, ұршықпен бірге шурфтан жетектік құбырды көтереді, оны бұрғылау бағанасына біріктіреді, бұрғылау бағанасын сынадан немесе элеватордан босатады, қашауды түпке дейін жеткізеді де, бұрғылауды жалғастырады.
1 — қашау; 2 — бұрғылау құбырлары; 3 — өткізгіш; 4 — ротор; 5 — жетектік құбыр; 6 — ұршық; 7 — ілгек; 8 — тәлдік блок; 9 — тәлдік арқан; 10 — шығыр; 11 — шығыр мен ротор қозғалтқышы; 12 — бұрғылау сорабы; 13 — сорап қозғалтқышы; 14 — қабылдау ыдысы; 15 — науа; 16 — айдау құбырөткізгіші; 17 — бұрғылау шлангы; 18 — түптік қозғалтқыш (роторлық бұрғылауда пайдаланылмайды); 19 —мұнара; 20 — шегендеу құбырлары; 21 — шегендеу құбырларының айналасындағы цемент қабуы; 22 — шахталық бағыт
Сурет 3 - Электробұрғының көмегімен, турбиналық және роторлық әдіспен ұңғыманы бұрғылау үшін орнату
Ұңғымалардың конструкциясы. Шегендеу бағаналарын олардың диаметрін, құрылғы тереңдігін, айдалған цемент ерітіндісінің көтеру биіктігін, қашау диаметрін көрсетумен әр бағана астында бұрғылау жүреді, ал кейде басқа да берілгендердің құрылымы ұңғыма конструкциясы деп аталады (4 сурет).
Ұңғыма конструкциясы бұрғылауға материалдық-техникалық құрылғыларды және уақыттың шығынын төмендету үшін және шарттарды қалыптастыру үшін және бұрғылау процесінде қиындықтардың, апаттың алдын-алу үшін күрделі мұнайөндірістік объекті ұзақ уақыт пайдаланушы ұңғыманың құрылысының жоғары сапасын қамтамасыз етуі қажет.
Сонымен қатар ұңғыма конструкциясы келесілерді қамтамасыз теуі қажет:
- ұңғыманы жобалық тереңдікке жеткізу;
- өнімділік жиекті (қабат) ашу үшін берілген әдістерді және оларды пайдалану әдістерін іске асыру. Негізгі көңіл түптің құрылымына түсірілуі қажет (түп конструкциясы түсінігі жөндеу-изоляциялық жұмыстарды, қабатқа технико-технологиялық әсер етулерді жүргізуді, саға тұрақтылығын қамтамасыз ететін қарқындылық жиектерді жүргізуді қамтамасыз ететін өнімділік объекттің интервалында ұңғыма конструкциясының элементтерінің қатынасын білдіреді);
- бұрғылау процесінде қиындықтардың және техника және технологиялық процесстердің потенциалдық мүмкіндіктерін толық пайдалануға мүмкін беретін шарттардың алдын алу;
- ұңғыманы тұрғызуға минимум шығын.
Аталған талаптарды қамтамасыз ету үшін қажетті шегендеу бағаналарының саны ұңғымалардың бөлек интервалдарын бұрғылау шартарының сәйкес келместігінен анықталады. Бұрғылау шарттарының сәйкес келмеу түсінігі ретінде ұңғыманың төменде жатқан интервалындағы технологиялық процестердің берілген параметрлері бұрғыланған төменде жатқан интервалда қиындықтар тудырғандағы қатынасы жатыр, егер соңғысы шегендеу бағанасымен бекітілмесе, бұл қиындықтардың алдын алудың қосымша арнайы технологиялық шараларын жүргізу мүмкін емес.
а — профиль; б— сағадағы бағананың консцентрлік орналасуы; в — ұңғыма құрылымының графикалық суреті; г — ұңғыма конструкциясының жұмысшы сұлбасы.
Сурет 4 - Ұңғыма конструкциясы
