1. Мәңгі тоңазыған топырақ қабатын бұрғылаудың негізгі қиындықтары

1.1 Төмен температуралық ортаның жабдыққа әсері

Мәңгі тоңазыған топырақ аймақтарында қоршаған орта температурасы минус 50 градус Цельсийге дейін төмендейді, бұл бұрғылау жабдығының гидравликалық жүйесіне, қозғалтқыштың жұмысына және электрлік элементтеріне ауыр сынақ болып табылады. Гидравликалық майдың тұтқырлығы күрт артады, бұл жүйенің жауап беруін баяулатады, аккумулятордың сыйымдылығы айтарлықтай төмендейді, резенке тығыздағыш элементтер серпімділігін жоғалтады. Жабдықты таңдау кезінде экстремалды төмен температураға бейімделуді ескеру қажет, суыққа төзімді гидравликалық май және төмен температуралы аккумулятор қолдану, маңызды тығыздағыш бөліктерге жылу оқшаулау жүргізу қажет.

1.2 Мәңгі тоңазыған топырақтың литологиялық ерекшеліктері

Мәңгі тоңазыған топырақ тек мұзды қабат емес, мұзбен топырақтың кешенді құрылымы. Жоғарғы қабат маусымдық еритін қабат (белсенді қабат), ал төменгі бөлігі жыл бойы тоңазыған мәңгі тоңазыған қабат. Бұрғылау процесінде жоғары температуралы балшық суспензиясы немесе бұрғылаудан туындаған үйкеліс жылуы мәңгі тоңазыған топырақ қабатына таралса, мұз кристалдары еріп, ұңғыма қабырғасының құлауына және диаметрінің тарылуына әкеледі. Еріген мәңгі тоңазыған топырақ қайта тоңазыған кезде, мұздату-еріту циклі пайда болады, бұл қаптамаға мұздау кеңею күшін тудырып, қаптаманың деформациялануына немесе ішінара итеруіне әкеледі.

1.3 Балшық айналымы жүйесінің ерекше талаптары

Дәстүрлі су негізді балшық суспензиясы төмен температуралық ортада айтарлықтай қоймаланып, тіпті тоңазып, ағу және үгінділерді тасымалдау қабілетін жоғалтады. Балшық бассейні мен айналым құбырлары жылу оқшаулау немесе жылыту қондырғыларын қажет етеді. Бұрғылау процесінде балшық температурасын бақылау маңызды — температура жоғары болса, мәңгі тоңазыған топырақ еріп, ұңғыма қабырғасы тұрақсыз болады, ал температура төмен болса, тиімді үгінді тасымалдау мүмкін емес.

2. Жылу оқшаулағыш бұрғылау сұйықтығы технологиясы

2.1 Төмен температуралы тез қатаятын цементтелген балшық жүйесі

Мәңгі тоңазыған топырақта цементтеу ерекше қиындықтар туғызады: төмен температурада цементтелген балшықтың гидратациялық реакциясы баяу жүреді, беріктігі жеткіліксіз дамиды; мұздату-еріту циклі цемент тасын құрылымын бұзады. Сиань Шужжихуй Энергия Технологиясы ерте қатаятын қарсы мұздату цементтелген балшық жүйесін қолданады, мұздатуға қарсы реагенттер мен қатаюды тездеткіштерді қосу арқылы минус 15 градус Цельсий температурада да цементтелген балшықтың қалыпты қатуын және жобалық беріктігіне жетуін қамтамасыз етеді.

2.2 Көбік балшық қолдану

Көбік балшығы ауаны дисперсиялық фаза ретінде қолданады, тығыздығы төмен, жылу өткізгіштік коэффициенті аз, бұл мәңгі тоңазыған топырақ қабатын бұрғылауға өте қолайлы. Көбіктің кішкентай көпіршіктері жылудың таралуын тиімді тоқтатып, мәңгі тоңазыған қабатқа жылулық әсерін азайтады. Сонымен қатар, көбік балшығы жер қабатының қысымына сезімталдығы төмен, сұйықтық бағанасының қысымының тепе-теңдіксіздігінен туындаған шығын тәуекелін төмендетеді.

2.3 Тұзды су негізді балшық жүйесі

Қаныққан тұзды су (натрий хлориді немесе калий хлориді) балшығының қату нүктесі минус 20 градустан төмен болады, бұл балшықтың тоңазуын тиімді алдын алады. Бұл жүйе төмен температуралық ортадағы бұрғылау жұмыстарына қолайлы, бірақ тұз кристалдарының жабдық пен құбырларға коррозиялық әсеріне назар аударған жөн.

3. Бұрғылау технологиясын оңтайландыру стратегиялары

3.1 Бұрғылау параметрлерін бақылау

Бұрғылау сұйықтығының шығыс температурасы 5 градустан аспауын қатаң бақылау қажет, бұл мәңгі тоңазыған қабатқа жылулық кірісуді азайтады. Бұрғылау процесінде үздікті бұрғылау әдісін қолдану керек, бұл жер қабатына жылуды таратуға жеткілікті уақыт береді. Бұрғылау қысымы мен айналу жылдамдығы параметрлері жер қабатының қаттылығына байланысты дәл бақылануы қажет, қажетсіз үйкеліс жылуын туындатудан аулақ болу керек.

3.2 Қаптамалау бағдарламасын жобалау

Мәңгі тоңазыған топырақтағы қаптамалау жобалауы мұздату-еріту циклінің тудыратын мұздау кеңею күшін ескеруі керек. Сыртқы қаптама мен мәңгі тоңазыған топырақтың тікелей жанасатын бөлігіне мұнай битумы немесе полиэтилен антикоррозиялық қабағын жағу керек, бұл мұздау кеңею күшінің қаптамаға тікелей әсерін азайтады. Қаптама мен ұңғыма қабырғасы арасындағы сақиналық бос кеңістікті қарсы мұздату цементтелген балшығымен толтыру керек, бұл судың жиналуынан кейінгі мұздау кеңеюін болдырмайды.

3.3 Ұңғыма ауласын жылу оқшаулау қондырғылары

Бұрғылау алаңы мен балшық айналымы жүйесіне жылу оқшаулағыш қақпа немесе жылу оқшаулағыш қалқан орнату керек, электрлік немесе отынды жылыту әдісі арқылы жабдықтың жұмыс температурасын ұстап тұру керек. Балшық бассейні мен құбырларға жылыту кабелін қолдану арқылы жылу оқшаулау жүргізу керек, клапандар мен құралдарға арнайы жылу оқшаулағыш жапқыштар орнату керек. Ұңғыма ауласын жылу оқшаулауды дұрыс жоспарлау мәңгі тоңазыған топырақты бұрғылаудың сәттілігінің негізгі кепілі болып табылады.

4. Типтік қолдану жағдайлары

Сиань Шужжихуй Энергия Технологиясының мәңгі тоңазыған топырақты бұрғылау жабдығы Ресейдің Тюмень мұнай кен орны, Якутск алтын кен аймағы және басқа да жобаларда сәтті қолданылды. Саха Республикасындағы бір алтын кен өндіру барлау жобасында жабдық минус 45 градус температурада 60 күннен астам үздіксіз тұрақты жұмыс істеп, 850 метр тереңдікке бұрғылады, тау жынысы үлгісін алу деңгейі 90 пайыздан асты, бұл клиенттің жоғары бағалауына ие болды.