III. PUNEREA IN PRODUCTIE A SONDELOR DE GAZE

III.1. Echipamentul de fund al sondelor;

Ţevile de extracţie:

Echiparea elementară în adâncime a unei sonde constă în introducerea în sondă a

unui tronson de ţevi de extracţie. Acest tronson se compune din segmente de ţeavă

îmbinate între ele prin înfiletare. Uzual, bucata de ţeavă de extracţie se mai numeşte şi

”tubing”. Plasarea în sondă la o anumită adâncime a unui tronson de tubing cu un

anumit diametru are la bază anumite considerente tehnologice care se referă, în

principal, la construcţia sondei şi la posibilităţile ei de producţie.

Se precizează faptul că bucăţile de tubing pot fi fabricate în variante în care

extremităţile sunt sau nu îngroşate. Referitor la îmbinările filetate, acestea pot fi

normale sau speciale (îmbinări A.P.I., Omega sau Hydrilics).

Majoritatea sondelor de gaze naturale sunt echipate cu ţevi de extracţie având

diametrul exterior de 2 7/8" (73,27 mm), dar există şi sonde a căror garnitură de ţevi de

extracţie are un diametru diferit de cel nominalizat, alegerea acestuia având la bază

raţiuni de producţie. Indiferent de dimensiunile ţevilor de extracţie (diametru, lungime),

sensul utilizării lor este bine determinat:

• Posibilitatea efectuării unor operaţii la sondele care produc cu dificultăţi sau sunt

avariate. Este vorba de circulaţia tubing-coloană sau invers a unor fluide de

circulaţie (apă, apă+gaz, azot), fluide cu rol de contrapresiune (fluide de foraj) sau

fluide de izolare (lapte de ciment);

• Existenţa tubingului oferă posibilitatea eliminării apei din sondă, utilizând o serie

de procedee;

• Datorită garniturii de ţevi de extracţie, în timpul exploatării sondelor de gaze

naturale apar valori diferite de presiune în tubing şi în coloana de exploatare,

interpretarea acestor date de presiune oferind informaţii preţioase privind

funcţionarea sondelor;

• Introducerea în sondă a unui dispozitiv de perforare a stratelor, o variantă a

acestui dispozitiv putându-se introduce şi prin tubing. Utilizarea acestui procedeu

reduce considerabil timpul necesar punerii în producţie a sondei, deoarece se

elimină efectuarea ciclului de introducere-extragere a înregii garnituri de ţevi de

extracţie.

Pe lângă multiplele avantaje rezultate în urma echipării sondelor de gaze cu

tronsoane de tubing, pe parcursul exploatării sondelor pot apărea unele inconveniente:

• Opturări parţiale sau totale ale tubingului pe anumite lungimi;

• Prinderea garniturii de ţevi de extracţie datorită aportului în timp a nisipului din

formaţiunea exploatată în amestec cu afluxul de apă. Acest flux poate proveni şi

dintr-o defecţiune la o anumită adâncime a coloanei de exploatare şi a inelului de

ciment;

• Apariţia, pe parcursul exploatării sondelor a unor fisuri în tronsonul de tubing,

care influenţează semnificativ evoluţia valorilor de presiune din tubing şi coloană;

• Ruperea garniturii de tubing sau smulgerea unei ţevi din filet, gen de accidente

tehnice care induc o serie de operaţii complicate şi costisitoare, care îngreunează şi

lungesc considerabil timpul de punere în funcţiune a sondei. Există cazuri când, în

asemenea situaţii, se renunţă la sute de metri de tubing;

Sabotul:

Pe cepul primei bucăţi de tubing cu care se începe formarea tronsonului de ţevi se

înfiletează o piesă metalică, având o lungime între 100 – 160 mm, numită „şiu” sau

„sabot”. Rolul sabotului este de a reţine unele piese de anumite dimensiuni care, din

diverse motive, cad în sondă (tija de pistonat). Inexistenţa lui ar face aproape imposibilă

recuperarea pieselor care ajung în sacul sondei (spaţiul dintre sabot şi oglinda de ciment

a sondei).

Pakere:

Pakerul se utilizează pentru izolarea spaţiului inelar dintre ţevile de extracţie şi

coloana de exploatare în vederea protejării coloanei împotriva presiunii înalte şi a

efectului coroziv al fluidului din sondă. De asemenea, se mai poate folosi atunci când se

doreşte exploatarea simultană a două orizonturi diferite, unul prin ţevile de extracţie, iar

celălalt prin coloana de exploatare.

Pakerele pot fi:

• Permanente – după armare, acestea nu mai pot fi dezarmate şi extrase;

• Recuperabile;

Deasupra pakerului se fixează, între două bucăţi de tubing, o valvă de circulaţie,

care permite să se facă legătura între ţevile de extracţie şi coloana de exploatare, fie

pentru punerea în producţie a sondelor, fie pentru omorârea lor.

Fixarea pakerelor se face prin mai multe metode, în funcţie de construcţia lor şi

anume:

• Rotirea ţevilor de extracţie la dreapta un număr nelimitat de ture;

• Rotirea ţevilor de extracţie la stânga aproximativ o tură;

• Ţevile de extracţie pot fi trase în sus (după angajarea dispozitivului de fixare), pe o

distanţă limitată doar de deformarea lor până la limita de curgere a metalului;

• Ţevile de extracţie pot fi lăsate în jos, de asemenea după angajarea dispozitivului

de fixare;

• Prin crearea unei presiuni în interiorul ţevilor de extracţie se poate degaja

dispozitivul de fixare;

Clasificarea constructivă a pakerelor:

• Paker cu picior;

• Paker cu fixare prin fricţiune (paker de perete);

• Paker cu disc;

• Paker de tensiune;

• Paker hidraulic;

Filtre:

Filtrele sunt utilizate pentru combaterea viiturilor de nisip, care pot periclita

funcţionarea normală a sondei, folosindu-se diverse metode, printre care este şi

introducerea unor dispozitive filtrante pregătite de la suprafaţă.

Tipuri de filtre:

• Filtre simple cu găuri sau şliţuri;

• Filtre cu inele randalinate;

• Filtre cu manşon de pietriş consolidat cu mase plastice;

• Filtre împachetate cu nisip şi cuarţ în coloană;

III.2. Metode de punere în producţie a sondelor de gaze;

Perforarea stratelor productive:

Comunicarea dintre stratul productiv şi gaura de sondă se realizează în urma

operaţiei de perforare. Prin aceasta se creează o serie de canale de comunicaţie prin care

se realizează afluxul de gaze din stratul productiv în sondă. Perforarea stratului

reprezintă o condiţie absolut necesară obţinerii afluxului de gaze.

Sensul operaţiei de perforare se rezumă la următoarele:

• Punerea în evidenţă a unei formaţiuni de gaze;

• Adiţionarea (adăugarea) unei noi deschideri la cea veche, având drept scop

mărirea suprafeţei aferente zonei de influx strat – sondă;

• Reperforarea stratului productiv în vederea ameliorării fluxului de gaze;

• Perforări ale coloanei la adâncimi prestabilite, în vederea efectuării diferitelor

reparaţii sau intervenţii;

Cea mai utilizată metodă în şantierul gazeifer este metoda perforării cu tubing la

puţ, folosind un aparat perforator compus dintr-un şirag de perforatoare cu jet, a cărui

încărcătură se află în carcase individuale, dispuse elicoidal. Aceste perforatoare pot fi de

tipul I43 sau I54 (13 gloanţe/metru liniar). Cu aceste perforatoare se pot executa atât

operaţii de perforare cu lansare prin tubing, cât şi perforări cu lansare directă în

coloană.

De asemenea, se pot executa operaţii de perforare cu sonda sub presiune, caz în

care se utilizează un dispozitiv de etanşare pe cablu.

Referitor la procedeul de perforare a sondelor prin utilizarea aparatelor perforante

I43 sau I54 se specifică faptul că, în conformitate cu normele de protecţie a muncii,

operaţia este condiţionată de montarea capului de erupţie şi existenţa în sondă a

tronsonului de ţevi de extracţie, fixat deasupra intervalului supus perforării.

După terminarea operaţiei de perforare este necesară introducerea tronsonului de

ţevi de extracţie în zona intervalului perforat, urmată de eliminarea apei din sondă prin

procedee specifice.

Metode de eliminare a apei din sondă:

1. Deversarea unei coloane de lichid din sondă prin injecţie de gaze: – această metodă

este aplicabilă şi sondelor provenite din forajul de exploatare pentru care

instalaţia tehnologică de suprafaţă există şi este funcţională. Aplicarea acestui

procedeu este relativ simplă, dar pentru realizarea efectivă este necesară

respectarea anumitor condiţii. Unele dintre ecestea se referă la existenţa unei

sonde care să dispună de valori de debit şi presiune statică rezonabile, astfel încât

deversarea care se creează să fie profundă. Presupunând că sonda de injecţie

îndeplineşte condiţiile de presiune şi debit necesare, sonda va fi închisă un interval

de timp pentru refacerea presiunii statice. Se optează pentru varianta de obţinere

a circuitului direct (tubing – coloană). De regulă, în timpul unei asemenea operaţii,

presiunea de injecţie scade pe măsură ce lichidul este eliminat din sondă. Spre

sfârşitul operaţiei, când cantitatea de lichid din sondă este relativ mică în

comparaţie cu cea iniţială, deversarea devine violentă. Procedura se consideră

încheiată atunci când, după faza lichidă, urmată de o fază tranzitorie formată din

amestec de gaz şi apă, urmează un aflux de gaze curate.

2. Spumarea lichidului: – acest procedeu, destul de mult folosit în prezent în sensul

menţinerii în producţie a sondelor, este utilizabil în cazul în care presiunea de

injecţie, deşi are o valoare semnificativă, nu este capabilă să antreneze spre

suprafaţă întreaga cantitate de lichid din sondă. Sensul spumării lichidului din

sondă este acela de a micşora greutatea specifică, facilitând astfel evacuarea ei.

Acest procedeu este recomandat a fi aplicat în asociaţie cu utilizarea gazelor de

injecţie şi, în multe cazuri, cu utilizarea energiei gazelor din formaţiunea

productivă.

3. Utilizarea azotului la deversarea unei coloane de lichid din sondă: – este un procedeu

relativ nou utilizat în ţara noastră şi destul de complex, datorită agregatelor şi

agentului de lucru utilizat, dar oferă şanse maxime pentru reuşita operaţiei.

Această metodă este utilizată în următoarele situaţii:

• Sonde de medie şi mare adâncime;

• Sonde de gaze care vor produce din formaţiuni de gaze intens depletate,

pentru care menţinerea îndelungată a coloanei de lichid în sondă ar

putea compromite stratul;

• Sonde cărora procedeele clasice de deversare a apei din sondă nu se pot

aplica din diverse motive;

Efectuarea unei asemenea operaţii este condiţionată de existenţa următoarelor

componente esenţiale:

• Agentul de lucru (azotul sau nitrogenul – N);

• Convertor de azot;

• Cisterna de azot;

Azotul este un gaz biatomic, incolor, fără miros, având punctul de fierbere

tf= -196°C şi punctul de topire tt= -210°C.

Cisterna de azot este o instalaţie complexă, a cărei construcţie este bazată pe

imposibilitatea existenţei unui transfer termic din interiorul cisternei spre exterior

şi invers.

Convertorul de azot este un agregat complex, prin intermediul căruia se pot realiza

valori mari de presiune (până la 1000 bar), utilizând ca agent de lucru azotul.

Componenta principală a convertorului este pompa de presiune, care este o pompă

cu pistoane cu ambele feţe active. Volumul de azot lichid refulat din pompă intră

într-un vaporizator, unde are loc transformarea rapidă şi sub presiune a azotului

din fază lichidă în fază gazoasă.

4. Denivelarea unei coloane de lichid din sondă prin pistonare: – caracteristic acestei

metode este faptul că denivelarea se face prin aducerea periodică sau aperiodică la

suprafaţă a unor cantităţi variabile de lichid din sondă prin intermediul unui

piston care culisează în interiorul ţevilor de extracţie. Eliminarea lichidului din

sondă are ca efect coborârea nivelului acesteia şi, implicit, reducerea valorii

presiunii hidrostatice a coloanei de lichid până la limita presiunii de zăcământ.

Atingerea acestei valori face ca nivelul de lichid din sondă să crească, iar dacă

operaţia continuă, există posibilitatea ca lichidul încă existent să fie expulzat

datorită energiei gazelor proprii ale sondei în cauză. Denivelarea propriuzisă se

efectuează prin intermediul pistonului care, datorită construcţiei sale, poate fi

imersat la orice adâncime în sondă (limitată doar de existenţa sabotului).

Pistonul se compune dintr-o bucată tubulară metalică prevăzută cu o supapă,

având la exterior una sau două garnituri de cauciuc care etanşează spaţiul inelar

dintre corpul pistonului şi ţevile de extracţie. Garniturile sunt confecţionate din

cauciuc sintetic armat şi sunt protejate de colivii metalice. La coborârea pistonului

în interiorul ţevilor de extracţie, lichidul intră prin interiorul pistonului ridicând

bila supapei şi iese deasupra garniturilor prin două orificii din corpul pistonului.

La extragerea pistonului, bila supapei se aşează pe scaunul ei împiedicând trecerea

apei prin piston, iar garniturile de cauciuc forţează apa să urce spre suprafaţă.

Deasupra pistonului se înşurubează o tijă cu diametrul de 35 – 50 mm şi o lungime

de 6 metri care are rolul, datorită greutăţii, de a duce pistonul la baza garniturii

de ţevi de extracţie. Pistonul şi tija pistonului se deplasează prin intermediul

cablului de pistonat, care are diametrul de 14 – 16 mm şi este trecut peste una din

rolele mastului. Cablul de pistonat poate fi depănat, recuperat sau păstrat pe toba

troliului. Troliul este acţionat de un motor prin intermediul unui convertizor

hidraulic de cuplu şi a unei cutii de viteze.

III.3. Instalaţii complexe pentru intervenţii şi reparaţii la sonde;

Troliile şi înstalaţiile de intervenţii şi reperaţii, transportabile pe pneuri au apărut

din necesitatea obţinerii unei eficienţe tehnico-economice ridicate prin intervenţii şi

operaţii rapide şi de calitate. Instalaţia utilizată cel mai frecvent este instalaţia tip IC5.

Aceasta poate fi caracterizată ca o instalaţie de ridicare complexă, cu motorul de

antrenare comun cu al camionului care o transportă. Este o instalaţie care necesită

amenajări minime şi permite manevrarea de ţevi de extracţie de până la 10 metri

lungime.

Caracteristici tehnice:

• Sarcina maximă la cârlig între 16 şi 28 tf.;

• Adâncimea de lucru între 1700 şi 2500 metri;

• Tracţiunea maximă în cablu – 5,35 tf.;

• Inălţimea liberă a mastului de la sol – 15,44 metri;

• Puterea maximă utilizată de instalaţie este de 153 cp. la 1800 rot./min.;

• Greutatea totală – 20,5 t.;

Ancorarea instalaţiei se face cu două ancore de la nivelul geamblacului la sol, fixate

în blocuri de beton în faţa autocamionului. Cele două ancore conlucrează la preluarea

sarcinilor de la cârlig. Fiecare ancoră trebuie pretensionată cu ajutorul întinzătorului cu

filet cu o tensiune de 0,6 tf. Antrenarea instalaţiei se face folosind viteza a V-a a

autocamionului.

De asemenea, mai sunt folosite şi alte tipuri de instalaţii, dintre care amintim

tipurile T50, P32, P50, P80, F100. Aceste variante constructive de instalaţii se utilizează

în funcţie de configuraţia sondelor la care se intervine: adâncime, tubaj, operaţii care

trebuie executate, probleme care pot apărea, etc.