O defectiune a coloanei se banuieste daca manevrarea tevilor de extractie sau a altor scule prin interiorul ei se face greu, cu tendinte de intepenire.
Gradul de deformare al unei coloane de exploatare se poate aprecia in urma unei sablonari atat dupa modificarea profilului acesteia in sectiune transversala, cat si dupa forma si lungimea afectata de deformare in directia axei. La o turtire mai mare in sectiune transversala se poate produce chiar prinderea coloanei de tevi de extractie, ceea ce agraveaza defectiunea, sau se produce o spartura in coloana de exploatare, care complica modul de remediere.
La o turtire in directie longitudinala, pe o lungime mai mare de 1 m pana la 10 m, creste gradul de dificultate al rezolvarii.
Situatia se complica si mai mult cand coloana turtita este si deviata.
Sunt cazuri cand la o sonda in productie, in timpul
manevrelor cu tevile de extractie, indicatorul de greutate arata o tractiune
anormala la intervalele corespunzatoare trecerii fiecarei mufe printr-o zona deformata a coloanei de exploatare.
Prima operatie care se executa in astfel de situatii este controlul interiorului coloanei cu un sablon. Acesta este
confectionat dintr-un burlan subtiat la partea interioara (fig. 5.23.), al carui diametru exterior este cu 3 - 4 mm mai mic decat diametrul interior al coloanei.
Se lasa o greutate de 3∙104 N asupra sablonului introdus in sonda in zona deformata, ceea ce permite ca sablonul sa ia forma spatiului ramas liber in zona turtirii coloanei.
In unele cazuri, pentru determinari mai precise, se introduc mai multe sabloane, de diametre descrescatoare.
Fig.5.20.Sablon
a. Repararea coloanelor de exploatare turtite si papusate
Daca turtirea coloanei nu este prea mare, repararea se face cu birna sau cu valtul cu role.
Birna (fig. 5.21) este un instrument din otel masiv avand o forma de para, cu cateva santuri longitudinale pe suprafata sa, care permit circulatia lichidului. Se introduce in sonda cu prajinile de foraj sau cu tevile de extractie, impreuna cu o geala, care are o cursa de 40 - 80 cm.
Repararea coloanei cu birna cu sectiune circulara se face prin batai succesive in jos, folosind birne cu diametre din ce in ce mai mari, pana la diametrul interior al coloanei.
Birna cu sectiune eliptica lucreaza prin tragere de jos in sus, mai ales in coloanele in care s-a izolat o viitura de apa si in care nu se poate lucra prin bataie pentru a nu strica cimentarea. Datorita formei sale tesite, birna elicoidala poate fi introdusa sub portiunea turtita,apoi se roteste incet si prin tragere in sus va indrepta coloana.
Repararea coloanei cu birna nu necesita un echipament deosebit , pe cand repararea cu valtul necesita o masa rotativa, o prajina patrata si prajini de foraj rezistente.
|
|
|
Fig,5.21. Birna Fig.5.22. Valt cu role
Valtul (fig. 5.22) este o piesa de forma cilindro - conica, ce prezinta o serie de role dispuse longitudinal si iesite putin din profilul corpului sau. Randul inferior de role se afla pe o portiune conica avand diametrul mai mic decat randul superior. Valtul se introduce in sonda cu prajinile de foraj si se roteste in portiunea turtita a coloanei prin intermediul mesei rotative cu o forta de apasare de 2∙104 - 2∙105 N, pana se constata ca acesta nu mai lucreaza. Se folosesc in mod succesiv valturi cu diametre din ce in ce mai mari pana se apropie de diametrul interior al coloanei.
b. Repararea coloanelor de exploatare
cu diametrul mi , turtite si necimentate
Pentru coloanele de exploatare cu diametrul mai mic
de 5 3/4in si necimentate, daca turtirea acestora este mult mai avansata si nu
se mai pot repara. cu birna sau cu valtul, se prefera extragerea coloanei din
zona turtita si inlocuirea bucatii turtite.
Extragerea portiunii de coloana turtita se poate face prin desurubare sau taiere deasupra portiunii turtite.
Pentru desurubare se foloseste un rac stanga.
Dupa aceasta operatie se intregeste din nou a coloana prin insurubare. In acest scop se foloseste la capatul de jos al primului burlan un dop de lemn gaurit in interior cu o forma ogivala, dupa cum se vede in figura.5.23, care serveste drept ghidaj.
Dupa intregire se face proba de etanseitate. Daca aceasta proba nu da rezultate
bune, se face ci-
mentarea unei portiuni din spatiul inelar.
c .Repararea coloanelor concentrice turtite
Cand turtirea coloanei de exploatare este o consecinta a turtirii coloanei exterioare cimentata in teren, repararea este mai complicata. In primul rand trebuie sa se stabileasca gradul de turtire si daca nu este accentuat se incearca indreptarea prin birnuire sau valtuire.
Daca turtirea este mai avansata si repararea cu birna sau cu valtul nu dau rezultate se recurge la frezarea portiunii de coloana turtite si apoi mansonarea coloanei.
Frezele utilizate in astfel de operatii sunt de tipul freze burlan (fig.5.24) si de tipul freze masive intr-o gama variata de forme si dimensiuni (fig.5.25).
Freza care da cele mai bune rezultate este freza burlan cu dinti frontali (fig. 5.24.a). Se utilizeaza burlane lungi, pentru un ghidaj mai bun si cu diametrul cat mai apropiat de diametrul coloanei. Frezarea se face cu o turatie mica a mesei rotative (15 - 25 rot/min) si cu o apasare redusa (0,5 - 1 tf ≈ 104 N).
La inceputul frezarii, pana cand freza isi formeaza un prag in burlanul turtit, se lucreaza cu o turatie redusa (10 - 15 rotatii/min) si cu o apasare foarte mica, aratata de indicatorul de greutate
Fig.5.24. Freza
tip burlan
Cand freza si-a format un prag, avansarea incepe sa se produca, insa nu cu mai mult de 30 - 50 cm/zi.
Cand freza nu mai avanseaza, ea este extrasa si inlocuita. Uzura frezei reprezinta o indicatie asupra mersului operatiei.
Frezarea cu un burlan simplu, fara dinti da uneori rezultate mai bune, mai ales cand partea interioara a capului burlanului se incarca cu material dur, pe o inaltime de 10 cm micsorandu-se astfel posibilitatea de ingradire.
Dupa frezarea portiunii turtite din coloana cu freza tip burlan, atunci cand acesta ajunge in partea inferioara a portiunii turtite a coloanei, urmeaza operatia de rectificare si largire a partii frezate cu o freza tronconica cat mai apropiata de diametrul coloanei. Dupa aceasta operatie se consolideaza coloana cu un manson.
Frezele masive, cele mai utilizate, pot fi urmarite in figura 5.25. Ele sunt confectionate din otel special, au dintii cementati si sunt prevazute cu orificii axiale sau laterale pentru circulatie.
Caracteristica frezelor pentru frezat in otel consta in faptul ca au dintii marunti si numerosi. Pentru frezarea coloanelor turtite nu sunt indicate frezele cu dinti laterali, pentru ca acestea pot intra usor in partea opusa turtirii si pot sparge coloana.
Frezarea a doua coloane concentrice turtite da rareori rezultate pozitive; de cele mai multe ori frezele se angajeaza in burlanul turtit sub un unghi prea mare si patrund in teren. In acest caz singura solutie este resaparea sondei, daca este rentabila si conditiile tehnice o permit.
Frezarile se executa aproape intotdeauna cu noroi in gaura de sonda, mentinandu-se o circulatie activa pentru a antrena la suprafata pilitura de otel rezultata din frezarea coloanei.
Prezenta unei sparturi, crapaturi in peretii coloanei de exploatare provoaca mari neajunsuri pentru exploatarea sondei. Prin aceste deschideri accidentale se strecoara in sonda o serie de fluide nedorite: apa, gaze sau alte materiale din strat care impiedica functionarea normala a sondei.
Dupa ce pozitia lor a fost determinata prin sablonari se trece la remedierea acestor defectiuni prin umplerea cu ciment, material plastic sau un amestec titei - ciment. Materialul de etansare este plasat prin deschiderea respectiva in exteriorul coloanei printr-un procedeu de presare la presiune mai mica decat presiunea maxima admisibila impusa de rezistenta coloanei.
Se face o pauza pentru a se realiza priza materialului de etansare, apoi se curata surplusul de material din interiorul coloanei prin frezare si se face proba de etanseitate pentru a verifica eficacitatea operatiei de reparatie.
In cazul sondelor cu presiune mare, reparatia se va face prin instalarea in interiorul coloanei, in dreptul sparturii sau crapaturii, a unui manson metalic fixat si etansat in pozitia respectiva prin cimentare.
Cand defectiunea se afla la o adancime relativ mica si deci coloana nu este cimentata, se poate recurge la taierea coloanei de sub spartura cu un cutit burlan si inlocuirea burlanelor deteriorate. In acest scop, burlanul introdus in sonda se echipeaza la capatul inferior cu un dispozitiv special de etansare de tip corunca, astfel incat conectarea cu sectiunea coloanei aflata in sonda sa ofere o etanseitate corespunzatoare.
Turtirea coloanelor de exploatare in dreptul perforaturilor, respectiv spargerea lor in aceasta zona sau a coloanelor pierdute se intampla frecvent, in special in stratele cu nisipuri neconsolidate. Spargerea unei coloane in portiunea perforata este constatata prin aparitia viiturilor de nisip, a unor bucatile de roca si ciment in gaura de sonda, care pot opri exploatarea sondei.
Procedeul de reparare al coloanelor perforate este in functie de diametrul coloanei si de posibilitatea viitoare de exploatare.
Daca turtirea provocata de o spartura nu este prea pronuntata si permite sa se introduca deasupra frezei o prajina grea, turtirea se rectifica prin frezare cu freze masive. Se utilizeaza freze ascutite cu diametru mic, cu dinti pe partea conica (fig.5. 25. a) insurubate la prajina grea.
Se corecteaza coloana turtita pana cand freza trece dedesuptul zonei turtite, marindu-se apoi treptat dimensiunea frezei. Dupa rectificarea coloanei la un diametru egal sau cu cativa milimetri mai mic decat diametrul ei initial se introduce un manson de dimensiune adecvata, perforat in dreptul stratului, fixat la partea superioara cu un packer cu plumb.
La coloanele unice in general cu diametru mai mare la care spartura este pronuntata se poate utiliza si o freza burlan sau un burlan simplu cu diametrul cat mai apropiat de al coloanei. Dupa ce coloana a fost patrunsa de freza, se rectifica fereastra cu freze masive potrivite si se sapa in teren cu o sapa dreapta pana la baza stratului, dupa care se face tubarea cu o coloana pierduta perforata in dreptul stratului si etansata la partea superioara cu un pacher cu plumb.cum se poate urmari in figura 5.30 a.
Daca coloana pierduta are diametrul mic si prin frezare s-a patruns in teren, sau daca s-a intrat in teren sub un unghi mai mare, tubarea altei coloane perforate nu mai este posibila, fiind preferabila resaparea sondei cu ajutorul unei pene speciale, printr-o fereastra practicata imediat deasupra stratului.
Smulgerea sau ruperea coloanelor fixate in teren se poate produce uneori, atunci cand intinderea lor, in timpul tubarii, a fost prea mare, sau infiletarea a fost slaba, dar de multe ori este provocata de impingerea terenului in portiuni mai slabe sau care nu au fost cimentate.
Prima operatie care se executa in asemenea cazuri este introducerea unui model cu plumb (fig. 5.32), cu diametrul cat mai apropiat de diametrul coloanei, pentru a determina pozitia capului de jos al coloanei smulse sau rupte si eventuala ei dezaxare.
Daca dezaxarea este mica, se poate introduce la inceput un manson, prevazut la partea inferioara cu un dop de forma ogivala pentru ghidare, care se cimenteaza la adancimea la care s-a produs smulgerea
. Mansonul se sprijina pe o oglinda de ciment, realizata in partea inferioara a coloanei.
Dupa cimentarea mansonului si prizarea cimentului se frezeaza cimentul din interior si dopul mansonului si se face proba de etanseitate a cimentarii.
Daca dezaxarea intre cele doua capete de coloana este mare, operatia devine mai grea. Distanta dintre cele doua capete de coloana se poate determina prin carotaj electric, sau cu un instrument constituit din doua lame, denumit carlig (fig.5.26). Acest instrument se introduce cu tevile de extractie, pana deasupra capului de burlan de jos (determinat precis cu un model).
La
extragere, lamele indoite se prind de partea rupta superioara a burlanului. In
acel moment, acul indicatorului de greutate arata o crestere a greutatii si se
noteaza adancimea la care s-a produs.
Lamele se indreapta printr-o tractiune
mai mare, apoi se extrage instrumentul.
Daca distanta dintre capetele coloane-
lor este mica, indreptarea coloanei de jos se poate ace cu o sapa ascutita prelung si cu marginile rotunjite sau cu o birna lunga si cu o conicitate redusa.
Dupa indreptarea coloanei se introdu
ce mansonul cu dop de ghidaj ogival la partea inferioara si se cimenteaza. In cazul in care capul de jos al coloanei rupte sau smulse nu se mai gaseste, sonda nu mai poate fi reparata. Fig.5.26.
In timpul exploatarii sondelor. coloanele se turtesc mai mult si prind tevile de extractie.
Prima operatie care se executa este manevra coloanei de tevi de extractie prinse. Prin manevra se intelege tractiunea garniturii de tevi de extractie pana aproape de limita rezistentei admisibile a materialului si slabirea acestei tractiuni pana la 5 - 10 tf (5∙104 - 1∙105 N) sub sarcina normala.
Sunt cazuri in care tevile de extractie pot fi manevrate pe lungimea unei bucati, ceea ce inseamna ca deformarea coloanei de exploatare prezinta o deschidere ceva mai mica decat diametrul mufei, fara a prinde corpul tevilor. In astfel de situatii degazarea se poate obtine printr-o rotire a tevilor de extractie cu masa rotativa, tragand in acelasi timp cu 2 - 3 tf (2∙104 - 3∙104 N) pana cand mufa isi face loc prin portiunea turtita.
Daca garnitura se alungeste si se scurteaza, adica punctul de prindere nu cedeaza, se poate slabi tractiunea mai mult.
In coloanele cu diametre mici (5 3/4 in) si la adancimi mici se poate lucra cu greutatea maxima. Daca nici astfel nu se poate degaja garnitura, trebuie determinat punctul de prindere. Adancimea de prindere se .determina prin calcule, pe baza datelor obtinute prin intinderea garniturii la anumite sarcini, sau prin sablonarea tevilor de extractie.
Sablonarea tevilor de extractie se face cu un sablon de tabla subtire, introdus cu cablu si o prajina grea. Daca tevile au suferit o deformatie, ca urmare a turtirii coloanei, sablonul se opreste in acel punct si se deformeaza, indicand adancimea la care sunt prinse tevile.
Daca tevile de extractie sunt complet blocate, dupa determinarea adancimii la care au fost prinse, ele se taie imediat deasupra punctului de prindere, dupa care se extrag si se incepe reparatia propriu − zisa a coloanei.
Pentru a obtine indicatii asupra situatiei la nivelul capatului de teava taiata (pozitia sa in sonda si diferenta de adancime intre capatul de teava si zona de blocaj), se executa operatii de recunoastere, respectiv modelare si sablonare.
In cazul existentei unei blocari cu nisip, pentru a efectua spalarea nisipului din jurul tevilor, se foloseste un burlan de spalare, care se introduce in sonda cu o garnitura de prajini de foraj de 2 7/8 in sau 3 1/2 in, care imbraca tevile de extractie, putand efectua fie o spalare simpla (circulatie si avansare), fie o spalare combinata cu frezare.
In functie de gradul de compactitate al nisipului, burlanul de spalare va fi echipat la partea de jos cu o freza corespunzatoare (fig. 5.24 a).
Daca tevile de extractie sunt lipite de peretele coloanei de exploatare, facand dificila imbracarea lor de catre burlanul de spalare, acesta se echipeaza la partea de jos cu un pinten (fig. 5.24 c), care permite aducerea capatului tevilor spre centrul coloanei.
Daca tevile sunt lipite de peretele coloanei si nisipul este compact, se recomanda sa se foloseasca un burlan taiat la partea de jos sub un unghi ascutit (sper) care se poate urmari in figura 5.24 b). Dupa ce se avanseaza prin spalare pe toata lungimea burlanului de spalare, acesta se extrage si se executa o operatie de desurubare a portiunii de tevi de extractie degajate de nisip, folosind o garnitura de instrumentatie alcatuita din prajini stanga si un dispozitiv de prindere si desurubare.
In cazul prinderii tevilor de extractie in coloana de exploatare, in zona unde s-a deformat, se procedeaza la frezarea coloanei in portiunea defecta, fie in jurul capatului de teava taiat, utilizand o freza burlan, fie frezand simultan si tevile utilizand o freza cilindrica cu dinti frontali. La un moment dat, in timpul frezarii, tevile de extractie se desprind din punctul de prindere si cad la talpa sondei. Operatia se continua pana la frezarea completa a coloanei.
Dupa rectificarea coloanei frezate cu freze tronconice de diametru mai mare; se instrumenteaza pentru extragerea tevilor de extractie cazute, apoi se mansoneaza coloana in dreptul portiunii frezate.
Daca tevile au fost prinse prin turtirea numai a coloanei intregite sau a coloanei de exploatare in zona necimentata, iar coloana exterioara cimentata este buna, pentru remediere se recurge la o simpla instrumentatie.:
- se taie tevile de extractie imediat deasupra nivelului la care sunt prinse, - se desurubeaza coloana si se extrage o data cu tevile de extractie;
- se intregeste coloana
Coloanele turtite, care au fost reparate, in majoritatea cazurilor necesita o consolidare a portiunii in care s-a lucrat. Aceasta se realizeaza printr-un manson de burlane, avand diametrul cat mai apropiat de al coloanei reparate.
Mansonul este alcatuit din mai multe burlane cu mufe din corp, lungimea sa depasind portiune de coloana reparata cu 15 - 20 m atat deasupra cat si dedesupt. La partea inferioara mansonul este prelucrat sub forma de siu, cu un mic pinten care il impiedica sa se roteasca in timpul fixarii. La partea superioara este prevazut cu filet pentru legatura cu capul de lansare, care la randul sau se ataseaza la garnitura de manevra prin intermediul unei geale de fixare.
Inainte de introducerea mansonului in sonda se face un dop de ciment in coloana, pe care sa se sprijine mansonul.
Operatia de fixare a mansonului se desfasoara in urmatoarea succesiune:
- Se introduce mansonul pana la dopul de ciment cu garnitura de tevi de extractie.
Fig.5.27.Mansunarea unei coloane reparate
- Se verifica oglinda dopului de ciment.
- Se ridica mansonul aproximativ 1 m si se incepe cimentarea sa.
- Se pompeaza o cantitate de noroi, calculata astfel incat laptele de ciment sa ajunga in spatiul inelar si in tevile de extractie la acelasi nivel, dar sa depaseasca cu 15 - 20 m capul special al mansonului.
- Se lasa mansonul pe oglinda de ciment,urmarind indicatorul de greutate
Pentru a avea siguranta de functionare a gealei, se ridica din nou mansonul, pana cand se constata la indicatorul de greutate o creste, apoi se coboara 20 - 25 cm, pentru deschiderea gealei.
- Se desurubeaza geala, prin rotire la dreapta cu ajutorul masei rotative.
- Dupa pauza de priza se frezeaza cimentul pana la baza mansonului cu o sapa cu varf ascutit.
- Se face proba de presiune a coloanei.
Operatia de reparare a coloanei se considera terminata dupa frezarea dopului de ciment realizat initial in sonda, curatind coloana la interior.
Uneori, la sondele care au coloane pierdute, se avariaza coloana superioara. Dupa repararea acesteia urmeaza sa se consolideze coloana. Daca din motive tehnice si de exploatare nu este posibila mansonarea coloanei, se va face intregirea pana la suprafata a coloanei pierdute (fig. 5.28). Etansarea in punctul de legatura se face fie prin packerul cu plumb (fig. 5.28.a), fie prin cimentare (fig. 5.28.b), in functie de gradul de etansare necesar.
Daca presiunea in coloana sau presiunea de lucru nu este mare, se utilizeaza packerul cu plumb (fig. 5.29).
a. b.
Fig.5.28, Intregirea coloanelor pierdute
a. cu packer cu plumb; b. prin cimentare.
Pacherul cu plumb se infileteaza la primul burlan al coloanei care se tubeaza si se coboara incet pana ce coloana de intregire intra in capul coloanei
|
|
pierdute. Ghidarea este realizata de dopul din capatul inferior al pacheru- lui. Cand inelul de sprijin ajunge pe conicitatea capului coloanei pierdute se foarfeca suruburile de cupru si lasand o parte din greutatea coloanei introduse (circa 4 - 5 tf ≈ 4∙104 - 5∙104 N) asupra inelului superior se comprima garniturile. Proba de etanseitate se face prin presiune in spatiul inelar. La sondele la care exista presiuni mari sau la care coloana reparata trebuie bine consolidata, se face intregirea prin cimentarea spatiului inelar. Coloana de intregire se introduce cu o piesa speciala conica care intra in capul coloanei pierdute (fig.5.28. b) Coloana de intregire se ridica cu 0,5 - 1 m , se cimenteaza cu o cantitate de lapte de ciment calculata astfel incat o parte sa ajunga in spatiul inelar la inaltimea stabilita, iar in coloana sa ramana 20 - 30 m ciment peste punctul de intregire. |
Fig.5.29. Packer pentru coloana de intregire
coloana in capul coloanei pierdute si se etanseaza la suprafata.
Dupa pauza de priza a cimentului se frezeaza cimentul, se face proba de presiune si se repune sonda in productie.
Fixarea si etansarea coloanei pierdute in teren sau intr-o alta coloana se face in mod diferit, dupa cum aceasta este introdusa perforata sau neperforata, pentru exploatarea unuia sau mai multor strate simultan.
Dupa repararea unei coloane perforate - coloana unica (fig. 5.30 a) sau coloana pierduta (fig. 5.30. b), pentru a o consolida se introduce in interiorul ei o coloana pierduta perforata. Partea de jos si cea de deasupra portiunii perforate se completeaza cu burlane neperforate. Aceasta coloana pierduta se sprijina in partea inferioara pe oglinda veche de ciment, iar la partea superioara i se ataseaza un pacher cu plumb cu actionare mecanica.
In exploatarea sondelor prin coloana pierduta, sunt cazuri in care coloana prin care urmeaza sa produca ulterior si alte strate superioare se defecteaza in dreptul stratului perforat din care produce sonda
. a. b.
Fig. 5.30 Tubarea de coloane pierdute, perforate
Dupa repararea coloanei turtite, urmeaza sa se tubeze o noua coloana pierduta perforata, insa etansarea acesteia nu se poate face in interiorul primei coloane pierdute, pentru a nu acoperi stratele inca neexploatate.
Fig,5.31 Tubarea si etansarea unei coloane pierdute intr-o coloana
pierduta si reparata.
In acest caz sunt doua variante:
a) Daca stratele superioare nu permit, din anumite considerente geologice si tehnologice, exploatarea simultana a stratelor superioare cu cele inferioare, se tubeaza o coloana pierduta, perforata numai in dreptul stratului de jos si etansa deasupra capului primei coloane pierdute, in coloana precedenta cum se poate urmari in figura 5.31. a.
2) Daca stratele pot fi exploatate simultan, se perforeaza mai intai stratele superioare din coloana pierduta existenta in sonda, apoi se introduce o coloana pierduta, perforata in dreptul stratelor productive si se etansata cu un pacher cu plumb in coloana precedenta (fig. 5.31 b).
In prima alternativa exista posibilitatea de a extrage coloana pierduta prin desurubare, dupa ce stratul inferior a fost epuizat si trebuie cimentat. Procedand astfel se evita perforarea prin doua coloane la punerea in exploatare a stratelor superioare, perforate ce nu reuseste totdeauna in coloane mici.In cazul sondelor adancite sau resapate, unde au fost strabatute mai multe strate, a caror exploatare trebuie sa se faca separat, se face izolarea acestora precum si etansarea in coloana precedenta a coloanei pierdute prin cimentarea ei pe toata lungimea.
Fixarea unei coloane pierdute se realizeaza dupa lungimea ei astfel:
. coloana pierduta scurta (sub 100 m) se va sprijini pe talpa sondei;
. coloana pierduta mai lunga de 100 m se fixeaza in coloana precedenta cu un agatator de coloana, pentru a evita flambarea si ingenuncherea sub greutatea proprie.
|
