Преузми

RGF
TEHNOLOGIJA IZRADE
BUŠOTINA I
INŽENJERSTVO NAFTE I GASA

UVOD
2

Proces izrade bušotina predstavlja skup različitih tehničko-tehnoloških
zahvata koji se ostvaruju primenom kompleksnog sistema vođenja i
praćenja radova.Ovaj sistem mora uvek funkcionisati pouzdano i sigurno
uz minimalne troškove izrade.
Duboka istražna i eksploataciona bušenja na naftu i gas zahtevaju velika
kapitalna ulaganja i u ukupnom reprodukcionom ciklusu vezuju za sebe
preko 50% investicionih ulaganja. Kretanje cena nafte i gasa sada i u
daljoj perspektivi pokazuje da će prodajne cene biti u stanju da pokriju
odgovarajuće troškove proizvodnje, u kojima duboko bušenje ima
najveće učešće.
Nafta i gas su neobnovljivi izvori energije i bez obzira na dalje kretanje
rezervi uz određenu stopu porasta potrošnje imaju i relativno saglediv
kraj. Zbog toga se intenzivno radi na istraživanju i primeni alternativnih i
novih izvora energije. Tehnologija istražnog dubokog bušenja je upravo
ta koja omogućava istraživanje i korišćenje geotermalne energije, kao
jednog od obnovljivih izvora energije.
Proizvodnja nafte i gasa u našoj zemlji nije dovoljna i sve procene o daljoj
potrošnji ukazuju na tendenciju porasta energetske zavisnosti od
njihovog uvoza.
3

Istorijski razvoj tehnike bušenja
Izrada bušotina u zemljinoj kori je veoma stara veština. Naime, u
Kini su još pre 2000 godina rađene bušotine za dobijanje slane vode, iz
koje su proizvodili so.
Udarno bušenje sa užetom u Kini, pre 2000 godina
4

Prvi arteski bunar je izbušen još 1126. godine u Francuskoj provinciji Artoa.
njegova dubina je bila 15 metara. Naime, po ovoj pokrajini i ovom bunaru svi
bunari kod kojih se voda dobija samoizlivom nazivaju se arteskim. U Holandiji u
Amsterdamu izbušen je arteski bunar dubine 70 metara 1644. godine. Prva
bušotina u Americi izbušena je 1806. godine do dubine od 360 metara. Ova
bušenja su obavljana sa primitivnim alatima i opremom i bila su na ručni pogon.
Korišćeno je drvo, bambus, užad od prirodnih vlakana i gvozdena dleta, svrdla
itd. Razumljivo da su ova bušenja trajala izuzetno dugo. Bušenje bunara za
artesku vodu u blizini Pariza dubine 537 metara trajalo je od 1833. do 1841.
godine. Bušotina rađena u svrhu istraživanja ležišta kamenog uglja u Nemačkoj
dubine 648 metara bušena je od 1856. do 1859. godine.
5

»Pukovnik« Edwin L. Drake je
juna 1859. započeo bušenje u
Pensilvaniji (Titusville); on je prvi
primenio obložnu cev da spreči
zarušavanje bušotine. Koristio je
parnu mašinu za podizanje dleta
i 27. avgusta iste godine sa
dubine od 23 metra nafta je izbila
na površinu. Tako je izbušena
prva bušotina za eksploataciju
nafte u SAD.
Bušaće postrojenje pukovnika Drejka
6

Kapetan Antun Lučić (Lucas) je 27.
oktobra 1900. započeo bušenje na
području Big Hill, blizu Bomota
(Beamonta) Texas u formacijama
sastavljenim od slabo vezanih peskova i
lapora, gde nije bilo moguće bušiti
udarnim sistemom, zbog zarušavanja
zidova bušotine. Uz upotrebu hidrauličke
rotirajuće bušilice s neprekidnim
ispiranjem, januara 1901. god. pronašao
je naftu na dubini od 348 m. Time je
započela nova era nalaženja nafte
primenom rotirajuće bušilice.
Kasnije je “rotary” sistem primenjen i za
bušenje u čvrstim stenama jer se pokazao
bržim i ekonomičnijim od udarnog.
7

Električni karotaž, tj. električno ispitivanje bušotine primenili su Francuzi
braća Šlumberže 1929. god, čime je učinjen znatan napredak u otkrivanju
pozitivnih slojeva u bušotini.
U bivšem SSSR-u, nakon višegodišnjih istraživanja, od 1943. god. počela
je intenzivna primena dubinskih motora tzv. ''turbobura'' za bušenje
dubokih bušotina na naftu i gas. Rezultati bušenja sa turboburima uslovili
su dalja istraživanja u ovoj oblasti i razvoj drugih tipova dubinskih motora
(vijčanih motora) i uređaja koji obavljaju kontinuirano merenje za vreme
bušenja (“MWD”), čime je omogućena izrada horizontalnih kanala
bušotina.
8

Planiranje izrade bušotine
Planiranje bušotine je definisanje programa promenljivih parametara koji
utiču na izradu bušotine, a koji moraju obuhvatiti sledeće:
•Sigurnost
•Minimalnu cenu koštanja i
•Svrsishodnost
Nažalost, nije uvek moguće na svakoj bušotini optimalno ispuniti sve
navedene zahteve, jer su oni zavisni od geoloških uslova, raspoložive
opreme ili budžeta.
Sigurnost treba da bude najveći prioritet kod planiranja izrade bušotine.
Programi sigurnosti zaposlenog osoblja su na prvom mestu, jer greške u
programu bezbednosti zaposlenog osoblja rezultiraju teškim povredama ili
gubicima ljudskih života. Sledeći prioritet je sigurnost bušotine. Programi
bušenja moraju biti tako dizajnirani da se maksimalno smanji rizik od erupcije
i drugih faktora koji mogu da izazovu probleme.
9

Minimalna cena koštanja. Važan faktor kod planiranja izrade bušotine je do
krajnje granice smanjiti cenu koštanja uz maksimalno uvažavanje
sigurnosnog aspekta.U mnogim slučajevima, cena koštanja bušotine može
se znatno redukovati uz dodatne napore na planiranju bušotine, a što
obuhvata inženjerske principe, faktor iskustva i pristup izvođača radova.
Svrsishodnost podrazumeva da dostizanje konačne dubine bušotine ne
mora uvek značiti i njen uspešan završetak, i to iz sledećih razloga:
-Prečnik i geometrija kanala bušotine mogu biti u takvom stanju da
onemogućavaju testiranje bušotine, karotažna-merenja ili ugradnju
adekvatne opreme u bušotinu;
-Produktivne zone mogu biti oštećene, tj. tako zagađene da onemoguće
proizvodnju fluida;
Od inženjera bušenja se zahteva planiranje izrade i procene troškova
različitih tipova bušotina, koje se kod nas dele na:
•Istražne bušotine
•Konturno-istražne bušotine i
•Razradne bušotine
10

Sa aspekta tehnologije bušenja, u svetskoj praksi se bušotine dele na:
Istražne bušotine (''Wildcat Well'' ili ''Exploration Well''), ovaj tip bušotina buši
se na lokacijama gde se ne raspolaže geološkim informacijama, ili su ta
saznanja veoma mala.Uobičajeno se lociranje ovog tipa bušotina zasniva na
seizmičkim podacima, satelitskim snimcima i dr., ali je bitno naznačiti da se
ne raspolaže podacima bušenja kroz prognozne formacije. Rizik izrade ovog
tipa bušotine je velik i često se dešava da se bušotina u fazi izrade i napusti
zbog uslova bušenja u njenom kanalu. Iz navedenih razloga i cena izrade
ovih bušotina je obično veoma visoka.
Proizvodne bušotine (''Development Well'' ili ''Exploitation Well''), su bušotine
kod kojih su poznate geološke i proizvodne karakteristike ležišta. Izbor
lokacije zasniva se uglavnom na planiranom rasporedu bušotina u cilju dalje
razrade ležišta, drenažnom radijusu i dr.Takođe, bitno je naznačiti da su
problemi u toku bušenja uglavnom poznati, čime je i cena izrade ovih
bušotina znatno redukovana u odnosu na prethodni tip bušotina.
11

Bušenje obavlja izvođač radova na osnovu ponuđene tehničke specifikacije
(“Bid Specification”) od strane investitora radova i ugovora za bušenje (“Drilling
Contract”). Bušaća oprema i tehničke procedure koje zahteva investitor radova,
zajedno sa projektom izrade bušotine moraju biti uključene u specifikacije i
ugovor za bušenje. Osnovne ponude za bušenje mogu se zasnivati na:
- Ceni po danu rada bušaćeg postrojenja (“Daily- Rate”), a to su uobičajeni
ugovori za bušenje istražnih i konturno-istražnih tipova bušotina;
- Ceni po metru bušenja (“Metrage”), kod izrade razradnih bušotina, tj. na
poljima i ležištima gde postoje prethodni potrebni bušaći podaci i odgovarajuće
iskustvo tokom bušenja;
- Mešovita cena podrazumeva da se do poznatih dubina ugovara bušenje po
ceni metra, a zatim se prelazi na bušenje po ceni dnevnog rada bušaćeg
postrojenja;
- Ključ u ruke (“Turn-Key”).U poslednje vreme sve češći način ugovaranja
izrade bušotina je po tzv. sistemu ''ključ u ruke''. Na osnovu zahteva investitora
izvođač radova priprema ponudu koja koja obuhvata kompletnu izradu bušotine
od planiranja do opremanja.
Pre početka bušenja, mora se pripremiti lokacija za montiranje bušaćeg
postrojenja i prateće opreme prema njegovim tehničko-tehnološkim
karakteristikama.
12

Na izradi bušotine i rešavanju nastale problematike učestvuju:
- Izvođač radova (Drilling Contractor) sa standardnom brigadom
(Drilling Crew) na bušaćem postrojenju koja se sastoji od: šefa
postrojenja (Toolpusher), vođe smene (Driller), tornjaša
(Derrickman), klinaša (Roughneck, Rotary Helpers, Floormen);
- Investitor bušenja (Operating Company - Operator), koja preko svojih
nadzornih organa (Drilling Superintendent, Drilling Engineering,
Company Man) obavlja neposrednu kontrolu izrade bušotine;
-Različite servisne kompanije (Services and Supply Companies) za
isplaku, cementaciju, karotažna merenja, za ugradnju zaštitnih cevi,
preventera, izbor dleta i drugo.
- Specijalni konsultanti.
13

Toolpusher
upravitelj bušaćeg postrojenja. U procesu bušenja – član bušaće ekipe i prvi
čovek po hijerarhiji u posadi bušaćeg postrojenja. Upravlja bušaćim
postrojenjem i svim radovima i operacijama bušenja i nadzire celokupni rad
bušaće ekipe. Odgovoran je za izvršavanje svih naredaba iz programa
bušenja i dužan je uočiti, sprečiti i otkloniti sve probleme koji bi ugrozili
uspešnost bušenja. Takođe, upravlja održavanjem bušaćeg postrojenja,
naručuje opremu i materijal za održavanje postrojenja i proces bušenja i
dogovara usluge od drugih poduzeća (npr. električarske radove, zavarivačke
poslove, inspekciju cevnog materijala, isplačni materijal, transport raznih
bušaćih alatki i opreme) te rešava probleme bušaćeg osoblja (unajmljuje nove
radnike ili sudeluje u njihovom angažiranju). Priprema (ili nadzire pripremu) i
vodi zapise o svim aktivnostima na bušaćem postrojenju. Obično se savetuje
s vlasnikom ili operatorom preko njihovog predstavnika. Sinonimi: drilling
foreman, pusher, rig manager, rig superintendent, rig supervisor.
14

Driller
vođa (šef) smene bušača. U procesu bušenja – član bušaće ekipe i prvi
član po hijerarhiji u posadi bušaćeg postrojenja u svojoj smeni koji tokom
rutinskih bušaćih operacija neposredno upravlja ekipom i radom bušaćeg
postrojenja, nadzire aktivnosti na radnom podištu tornja (drill floor),
osigurava pravilan rad kontrolnih instrumenata, izvodi operacije bušenja i
manevriranja bušaćim alatkama, odnosno rukuje bušaćom opremom i
dizalicom (spuštanje i izvlačenje bušaćih šipki i dleta, praćenje promena
brzine bušenja, održavanje protoka isplake, kontrola svojstava isplake i
nivoa isplake u bazenu), rukuje protuerupcijskim uređajem (preventerom),
aktivira alarm i također izrađuje bušaće izveštaje (ako se zahtevaju).
Sinonimi: borer, boring master, digger, drilling foreman, drillman, drill
runner, master borer, well borer.
15

Derrickman
tornjaš. U procesu bušenja – član bušaće ekipe ili posade bušaćeg
postrojenja i obično drugi bušaći radnik po hijerarhiji na postrojenju (iza
bušača). Radi na gornjoj platformi bušaćeg tornja (blizu vrha tornja) i rukuje
elevatorom u vreme kada se iz bušotine izvlače bušaće šipke ili zaštitne
cevi ili u nju spuštaju. Također čisti, ulji, podmazuje, pregleda i popravlja
koloturje i bušaću užad (koji služe za izvlačenje i spuštanje šipki i cevi) i,
kada nije zauzet poslovima na gornjoj platformi, obično obavlja posebne
poslove oko pripreme bušaće isplake (kontrola i obrada isplake) te održava i
popravlja isplačne pumpe i rezervoare, a po potrebi pomaže bušaču. Posao
tornjaša zahteva posebnu sposobnost za rad na velikim visinama jer je
njegovo radno mjesto obično 18 do 27 metara iznad radne platforme
(podišta) bušaćeg tornja, odnosno 30 do 35 metara iznad zemlje (ovisno o
dužini sekcija bušaćih šipki i zaštitnih cevi). Sinonimi: derrickhand, derrick
monkey, derrick skinner, monkey, tower hand.
Roughneck, floorman
pomoćni bušaći radnik, klinaš. Radnik posade bušaćeg postrojenja (bušaće
brigade) za različite poslove.
16

Tipična organizacija izrade bušotina na bazi cene po danu rada postrojenja
17

Mehanički postupak bušenja podrazumeva fizičko razaranje stene na dnu
bušotine. Na stenu se deluje alatom koji se sastoji od šipke, dleta (krune) za
bušenje. Dletom za bušenje se na stenu na dnu bušotine nanosi opterećenje
veće od čvrstoće stene. Ovim se vrši dezintegracija komadića stene iz
prirodnog okruženja i formiranje prostorije cilindričnog oblika. Prečnik ove
cilindrične prostorije je isti kao, odnosno nešto veći od prečnika bušaćeg
dleta.
U zavisnosti od toga kako se na stenu na dnu bušotine nanosi opterećenje
razlikuju se sledeći postupci bušenja:
· Udarno (perkusiono)
· Rotaciono
Kod udarnog bušenja, dleto za bušenje nanosi veliki broj udara na dno
bušotine. Posledica ovog je razaranje stene na mestu udara. U povratnom
hodu dleto se zaokreće za određeni ugao i sledeći put udara na drugo
mesto, gde takođe vrši razaranje stene. Bušenje, odnosno formiranje
cilindrične prostorije postiže se stalnim smenjivanjem ove dve radne
operacije. Ovaj način bušenja je prevaziđen i danas se praktično ne koristi.
18

Kod rotacionog bušenja bušaće dleto je konstantno u
kontaktu sa stenom na dnu bušotine koja se
dezintegriše. Dletom (krunom) se na stenu nanosi
konstantna sila pritiska određena režimom
bušenja. Dleto rotira i rezanjem dezintegriše stenu
sa kojom je u kontaktu a prema načinu na koje se
dleto okreće razlikujemo dva tipa rotacionog
bušenja tj. dva sistema:
-“Rotary” sistem bušenja
- Sistem bušenja dubinskim motorima
“Rotary” sistem bušenja, okretanje dleta se vrši sa
površine preko niza bušaćih alatki (radne šipke,
bušaćih šipki, teških šipki i dr.).
Ako okretanje dleta vrši motor (turbina, elektromotor
ili vijčani motor) postavljen u kompoziciju bušaćeg
alata iznad dleta, takav sistem bušenja se naziva
bušenje dubinskim motorom.
19

Podaci o ležištu do kojih se može doći bušenjem
Osnovni smisao istraživanja ležišta mineralnih sirovina je pribavljanje
informacija na osnovu kojih se može doneti odluka o njegovoj eksploataciji.
Istraživanje ležišta je stalan proces koji se odvija sve dok traje njegova
eksploatacija. Kada se istraživanje ležišta obavlja dubinskim bušenjem sa
jezgrovanjem, postupkom primerenim radnoj sredini mogu se dobiti
neporemećeni uzorci rezervoar stena, podinskih i krovinskih stena.
Prilikom bušenja, jezgro koje se vadi iz bušotine odlaže se u odgovarajuće
drvene sanduke. Jasno se obeleži početak jezgra, a svaki sledeći izvađeni
komad se slaže do prethodnog bez njegovog obrtanja tako da se uvek može
odrediti položaj svakog dela jezgra, na osnovu odstojanja od početka i
snimljenih elemenata bušotine. Ova jezgra predstavljaju uzorke stenskog
masiva na kojima se primenom odgovarajućih postupaka, može odrediti niz
njegovih bitnih svojstava.
20

Pre izdvajanja delova jezgra za
razna hemijska, fizičko-mehanička,
mineraloška i petrografska
ispitivanja mora se pristupiti
detaljnom geološkom kartiranju
jezgra.
Na propisno izdvojenim
uzorcima iz jezgra
standardizovanim metodama,
mogu se izvršiti kompletna fizičkomehanička
ispitivanja.
Takođe se na uzorcima iz jezgra
mogu se izvršiti sva potrebna
istraživanja vezana za sadržaj
ugljovodonika.
Jezgra odložena u sanduk
21

Karakteristike našeg područja sa ugljovodonicima
Osnovna karakteristika Panonskog sedimentacionog basena je da su do
dubine oko 2.200 m ležišta klasičnog strukturnog tipa sa povoljnim fizičkim
karakteristikama rezervoarskih stena, sa gotovo pravilnim hidrodinamičkim
odnosima među slojevima, uz linearni porast temperaturnog gradijenta bez
značajnijih anomalija. Dublje od 2.200 m, osobito na području srednjeg i
severnog Banata, javljaju se zone sa natpritiscima. Rezervoarske stene uz
ugljovodonike, zasićene su korozivnim fluidima (CO 2 i H 2 S) niske propusnosti i
poroznosti, a slojni pritisci i temperature su izrazito visoki. Takvi prirodni uslovi
zaleganja stena Panonskog sedimentacionog basena se sa povećanjem
dubine, naročito ulaskom u mezozoik, još više pogoršavaju i postaju složeniji,
pri čemu slojni pritisci na pojedinim lokalitetima dostižu i do 800 bara, a
temperature preko 200°C.
22

KRAJ
23