CUPRINSIntroducere 5Capitolul 1. Geologia structurii 71.1. Formatiunile geologice traversate 71.2. Proprietatile rocilor intalinte in foraj si gradientii de presiune, fisurare si temperatura 91.3. Schema in plan de amplasare a sondei 121.4. Comanda geologo-tehnica 131.5. Dificultati intalnite in timpul forajului 14Capitolul 2. Proiectarea programului de constructie al sondei 152.1. Metodica proiectarii programului de constructie al sondei 152.2. Programe de constructie folosite la sondele de reper 192.3. Proiectarea programului de constructie al sondei AX Boldesti 212.4. Comparatii si concluzii intre programul de constructie propussi cele realizate 24Capitolul 3. Proiectarea proprietatilor fluidului de foraj 263.1. Metodica proiectarii proprietatilor si tipurilor fluidelor de foraj 263.2. Fluide de foraj folosite la sondele de reper 343.3. Alegerea tipului si proprietatilor fluidelor de foraj pentru sonda AX Boldesti 343.4. Comparatii si concluzii intre fluidele folosite la sondele de reper si cele folosite la sonda AX Boldesti 38Capitolul 4. Proiectarea parametrilor regimului de foraj 404.1. Metodica proiectarii parametrilor regimului de foraj 404.2. Parametrii regimului de foraj folositi la sondele de reper 474.3. Proiectarea parametrilor regimului de foraj folositi la sonda AX Boldesti 484.4. Comparatii si concluzii intre regimul de foraj de la sonda proiectata si cel de la sondele de reper 59Capitolul 5. Proiectarea tubarii coloanelor 605.1. Metodica stabilirii profilului coloanelor de tubare 605.2. Profilele coloanelor de burlane folosite la sondele de reper 695.3. Proiectarea profilului coloanelor pentru sonda AX Boldesti 705.4. Comparatii si concluzii intre profilele coloanelor proiectatesi cele de la sondele de reper 823Capitolul 6. Proiectarea cimentarii colonelor tubate 846.1. Metodica de proiectare a cimentarii846.2. Analiza rezultatelor cimentarilor de la sondele de reper 946.3. Proiectarea cimentarii coloanelor la sonda AX Boldesti 956.4. Comparatii si concluzii intre cimentarea sondei AX Boldesti si cimentarea sondelor de reper 105Capitolul 7. Proiectarea metodicii de investigare a gaurii de sonda 1077.1. Metode de investigare a sondelor forate 1077.2. Metode de investigare ale sondelor de reper 1137.3. Metode de investigare si masuratori speciale propuse pentrusonda AX Boldesti 1147.4. Comparatii si concluzii intre metodele de investigare propusesi cele folosite la sondele de reper 115Capitolul 8. Proiectarea alegerii instalatiei si a garniturii de foraj 1178.1. Metodica alegerii instalatiei si a garniturii de foraj 1178.2. Tipurile si caracteristicile instalatiilor de foraj folosite la sondele de reper 1208.3. Proiectarea instalatiei si a garniturii de foraj pentrusonda AX Boldesti 1218.4. Comparatii si concluzii intre instalatia de foraj folosita la sonda proiectata si cele de la sondele de reper 125Tema specialaAccidente de foraj, prinderi in gaura de sonda 128Bibliografie 1354INTRODUCERETipul sondeiIn proiect se prezinta programul de executie al sondei AX Boldesti.Lucrarea are la baza informatiile privind forajul sondelor din cadrul lucrarii: Studiu de exploatareazacamintelordelaBoldesti-Sarmatianprecumsi dosarelesondelor de corelare A1, A2, A3 BoldestiSondaesteamplasatapestructuraBoldesti, ceseincadreazainzonamio-pliocenaa depresiunii dinfata Carpatilor, fiindsituata inextremitatea estica a aliniamentului cutelor diapire subcarpatice caracterizat prin diapirism mai putin accentuat.Obiectivul geologic al sondei AXBoldesti, in limitele adancimii proiectate de 2300 m, este exploatarea rezervelor de hidrocarburi din Sarmatian intr-o zona mai putin drenata a zacamantului, situatalaaproximativ 40 m NEdesondaproductiva A1Boldesti, in blocul I Sud. Istoria zacamantuluiStructuraBoldesti afost descoperitadatoritalucrarilor deprospectiunegeologicasi geofizica efectuate incepand cu anul 1907 cand a fost pus in evidenta un zacamant de gaze libere, contonat in roci apartinand Dacianului.In anul 1908 a fost sapata prima sonda de pe structura avand ca obiectiv Dacianul fara insa a-l atinge. In 1923 sonde a intrat in productie cu gaze din Dacian. Ulterior aceasta sonda a fost adancita si a produs gaze si condensat din Meotian I.Intre 19231930 s-au desfasurat primele lucrari de explorare care au condus la descoperirea zacamantului de gaze dinDacian si Levantinsi a celor de titei din Meotian.In 1950 a avut loc o noua etapa de explorare pentru punerea in evidenta a acumularilor de petrol din Sarmatian. Acestea fusesera semnalate inca din anul 1931.In anul 1954 a fost initiat un proces de injectie de apa extracontural pentru mentinerea presiunii de zacamant din Sarmatian.Pentru Sarmatian au fost sapate pana in 1994 un numar de 203 sonde din care 129 au intrat in productie.Sondele forate au avut programele de constructie fie cu trei coloane 12 x 8 5/8 x 5 in, fie cu doua coloane 10 x 5 sau 6 5/8 in.Punerea in productie s-a efectuat prin perforare cu jet, sondele pornind eruptiv, iar mai tarziu prin scaderea presiunii zacamantului prin pistonaj.5 Tema de proiectare cuprinde urmatoarele date de baza pentru proiectarea sondeiCategoria sondei exploatareObiectiv geologic SarmatianAdancimea proiectata: 2300 mLimite geologice:Dacian/Pontian: 780 mPontian/Meotian: 1640 mMeotian/Sarmatian: 1990 mProgramul de constructie cuprinde: Coloana de suprafata (de ancoraj) de 13 3/8 in tubata la 300 m, cimentata la zi Coloana intermediara de 9 5/8 in tubata la 1660 m, cimentata la zi Coloana de exploatare de 5 in tubata la 2300 m, cimantata la 1460 m6CAPITOLUL 1 GEOLOGIA STRUCTURIIStructura Boldesti este situata la nord de orasul Ploiesti si reprezinta un anticlinal cu axa mare de 12 Km si axa mica de 2,5 Km, orientat pe directia est-vest. Face parte din zona demolasa(Mio-pliocena) si esteincadratadestructurile: Podenii Vechi lanord; Tintea Baicoi la vest; Urlati Malu Rosu la est si Bucov Chitorani Valea Orlei la sud.1.1. Formatiunile geologice traversateStructura Boldesti a fost descoperita datorita lucrarilor geologice efectuate incepand din 1907, dovedindu-se productive Sarmatianul si Meotianul.Procesul de acumulare a depozitelor apartinand molasei a inceput din Miocen. Un prim ciclu de sedimentare s-a incheiat in Sarmatianul timpuriu, cand paroxismul moldavic a duslaincalecareamolasei carpaticepesteunitatiledevorland. IncadinSarmatianul timpuriu s-a reluat procesul de sedimentare care va continua in Pliocen. In felul acesta a luat nastere o molasa superioara care acopera transgresiv formatiunile mai vechi si urma sariajului moldavic. Asadar, in ansamblul molasei carpatice se poate vorbi de o molasa inferioaradevarstaMiocen-sarmatiantimpuriusi deomolasasuperioaradevarsta Sarmatian-Pliocena.Lasuprafata, anticlinalul delaBoldesti esteacoperit dedepoziteleCuaternalului si Levantinului, restul depozitelor pliocene si prepliocene ramanand in profunzime.DepoziteleCuaternarului sunt reprezentateprinpietrisuri si formeazateraseleraului Teleajen. Levantinul are o grosime de aproximativ 350 m in zona axiala centrala si este alcatuit din nisipuri cu bobul mijlociu, cu intercalatii de marne si argile vinetii-albastrui, cu concretiuni calcaroase. Levantianul este purtator de gaze. In programele de foraj, Levantianul ingeneral se inglobeaza intr-unpachet cu Dacianul si nu reprezinta particularitati la forat. Dacianul areogrosimedeaproximativ300m, inzonaaxiala, centralasieste alcatuit dintr-o alternanta de nisipuri si gresii cu intercalatii subordonate de marne si argile cu carbuni. Nisipurile daciene sunt purtatoare de gaze in zona axiala. Pontianul areogrosimedeaproximativ1000msi esteconstruit dinmarne cenusii, slab nisipoase, fin micacee. Lipsa colectoarelor favorabile acumularilor de hidrocarburi il face lipsit de importanta economica, constituind insa, formatiunea protectoare a acumularilor de hidrocarburi din Meotianul structurii, ca urmare a faciesului sau predominant marnos.7 Meotianul are ogrosime de aproximativ350msi include depozite de apa puternic indulcite, cu un nivel de depozite cu fauna salmastra. Este reprezentat prinnisipuri si argileincareaparfrecvent material cineriticsi intercalatii de gresii oolitice.Meotianul contine patru complexe productive denumite de jos in sus: M.II, Mint, M.I si Gaz (III, II si I).Compexul M.II are o grosime totala de 90m si este constituit din 5-7 pachete de nisip si gresii separate prin intercalatii marnoase discontinue.Complexul M.Int areogrosimedeaproximativ20msi esteformat dinnisipuri si intercalatii subtiri de marne.Complexul M.I are o grosime de aproximativ 60 m si este constituit din 46 strate de nisip cu bobul fin pana la mediu.Complexul Gaz este situat imediat deasupra M.I fiin separat de acesta printr-o intercalatiemarnoasa. Areogrosimedeaproximativ40msi seremarcaprintr-un continut mare de material pelitic. Sarmatianul a fost intalnit pe o grosime de aproximativ 580 m si este constituit din gresii silicioasecuciment calcaros, nisipuri cubobfinpanalamediu, nisipuri marnose si marne; pe alocuri s-au intalnit calcare oolitice si gresii microconglomeratice.Depozitele apartinand Sarmatianului sunt dispuse concordant peste cele ale Tortonianului, care are o dezvoltare in facies predominant marnos si suporta depozitele Meotianului. Acesta prin intercalatia marnoasa groasa de 2030 m cu care isi incepe ciclul sau de sedimentare, asigura inchiderea pe verticala a acumularilor de hidrocarburi localizate in Sarmatian.Depozitele apartinand seriei nisipos-grezoase sunt alcatuite dintr-o alternanta de material psamitic si pelitic. Ele se caracterizeaza printr-o stratificatie incrucisata, particularitati specifice unui bazin de sedimentare putin adanc si cu aport important de material de pe continent. Acestea au fost de fapt conditiile de sedimentare existente in bazinul de sedimentare al Sarmatianului in timpul depunerii acestei serii. Ca urmare, depozitele respective se caracterizeaza printr-o accentuata variatie litologica de facies, atat pe verticala cat si pe orizontala, ceea ce face destul de nesigura si dificila corelarea lor. Aceasta variatie accentuata de facies a creat bariere atat in calea apei injectate, cum de fapt a creat si in calea migrarii titeiului spre zonele favorabile acumularii. Documentatia prezentata pentru confirmari de rezerve a propus impartirea seriei nisipos-grezoase a Sarmatianului in cinci complexe stratigrafice numerotate de sus in jos cu literele: a, b, c, d si e.Complexul a prezent pe toata structura este alcatuit dintr-o alternanta de nisipuri si gresii nisipoase, separatedeintercalatii marnoasesubtiri, darfrecvente, fiindtotusi subordonate nisipurilor.8Complexul b prezinta otendinta mai accentuata inceea ce priveste variatia de litofacies, nisipurile fiind subordonate uneori marnelor pe suprafete foarte restranse.Complexul c caracterizat deasemeni printr-o variatie de facies extinsa pe zone mari, cu trecere de la pachete grezoase-nisipoase compacte la marne.Complexul d are o alcatuire litologica asemanatoare cu a complexului c din care, in cele mai multe cazuri este dificil de separat, mai ales ca in foarte multe cazuri ambele sunt dezvoltate fie in facies marnos, fie in facies predominant grezos.Complexul eestederegulamarnoslaparteasuperioarasi predominant nisiposla baza, avand un caracter uniform de sedimentare.Prin sondele noisapate s-apusin evidenta continuareain adancime aserieinisipos-grezoase cu intercalatii marnoase putand pune in evidenta chiar si complexul f.Tectonica zacamantuluiStructura Boldesti se prezinta sub forma unei cute anticlinale, asimetrica, cu o orientare generala est-vest, afectata de ofalie longitudinala, cu rol principal in localizarea acumularilor de hidrocarburi in cadrul structurii si de alte accidente traansversale, fara importanta, in distributia initiala a fluidelor in cadrul zacamintelor.Anticlinalul Boldesti se scufunda pe un plan de inclinare mic, spre cele doua extremitati, spredeosebiredeplanuldecaderealflancurilor, careauvaloaremedie. Cuta este taiata de trei mari falii: o falie pe flancul nordic, una pe flancul sudic, aproape paralele cu directia axului anticlinal si una transversala in partea de vest a cutei, cum si de alte falii secundare, care compartimenteaza flancurile intr-o serie de blocuri tectonice. Flancul sudicesteputinfaliat, spredeosebiredeflancul nordic, careeste puternic faliat si, printr-un complex de falii longitudinale, o parte din flancul nordic se scufunda si intra sub flancul sudic. Flancul nordic, din cauza tectonicii mai complicate, prezinta variatii mari de inclinare in compartimentele lui tectonice. S-au constatat de asemenea o serie de falii in seria depozitelor sarmatiene, falii care nu sunt intalnite in etajele pliocene.Sistemul de falii longitudinale si transversale care afecteaza structura, evidentiaza prezenta unei activitati orogenetice in zona destul de intensa.1.2. Proprietatile rocilor intalnite in foraj si gradientii de presiune, fisurare si temperaturaProprietatile rocilor intalnite in foraj Porozitatea Pe baza analizelor de carote mecanice s-au determinat pentru porozitate valori cuprinse intre 6% si 28%. Analiza diagrafiilor electrice efectuate la sondele noi pun in evidenta, pentru acest parametru, valori care se incadreaza in ordinul de marime sus amintit.9 PermeabilitateaCasiincazul porozitatiisi pentruacest parametrusuntluateinconsiderarevalorile inregistrate in documentele anterioare. Pentru permeabilitatea absoluta paralela cu statificatia, limitele de variatie sunt cuprinse intre 7mD5570mD.Gradienti de presiune, fisurare si temperaturaAnaliza si interpretarea complexa a informatiilor obtinute in sondele sapate pe structura Boldesti, dar mai ales insondeledecorelareaupermis evaluareasi reprezentarea grafica a gradientilor de presiune si fisurare in functie de adancime, pentru succesiunea lito-stratigraficapropusa a fi intalnitadesonda proiectata(figura1.1.). Incele ce urmeaza,aceastareprezentare graficava fidiscutata explicativ, adaugandu-se referiri asupra gradientului de temperatura. Levantin+Dacianesterecunoscut caoformatiunepredominant nisipoasa, slab consolidata, cu un continut de ape dulci si foarte slab saline, cu presiuni normale alefluidelordinpori-valori alegradientilordepresiunedeaproximativ0,980,99bar/10m. Calculele pentrudeterminarea gradientilor de fisurare releva, in intervalul ocupat de depozitele levantin-daciene, valori de aproximativ 1,391,63 bar/10m, probabil mai scazute in intercalatiile de nisipuri grosiere si pietrisuri din imediata apropiere a suprafetei. Pontian, formatiune predominant marnoasa, inca in curs de compactizare, cu un continut de ape cu salinitate mica sau medie, este acceptat cu valori normale ale gradientilordepresiunedeaproximativ1,01,03bar/10m, intimpcevalorile calculate ale gradientilor de fisurare sunt de cel putin 1,651,79 bar/10m. Meotian, formatiunedeinteres economicsi intens exploatataintrecut, afost caracterizatainfazainitialadevalori normalealegradientilor depresiune, de aproximativ 1,041,05 bar/10m si valori ale gradientilor de fisurare de aproximativ 1,781,83bar/10m. In momentul de fata, in lipsa informatiilor recente de presiune masurata, se estimeaza scaderi drastice ale valorilor gradientilor de presiune depanala 0,10,2bar/10m, si deasemenea, scaderi puternice ale valorilor gradientilor de fisurare de pana la 1,25 bar/10min complexele nisipoase exploatate. Sarmatian, principalul obiectiv al sondei proiectate, in urma analizelor datelor de presiune statica, obtinute recent, poate fi caracterizat, in partea superioara, corespunzatoare complexelor grezo-nisipoase ad, cu valori ale gradientilor de presiune de cel mult 0,4 bar/10m si valori calculate ale gradientilor de fisurare de cel mult 1,131,15 bar/10m.10AdancimeamFormatiilegeologiceProgramde constructieGradienti de presiune (si fisurare ( [bar/10m] si densitatea fluidului de foraj ([Kg/dm ]p) f )n)30,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,83006009001200150018002100840DacianPontian156018802250PontianMeotianMeotianSarmatian13 3/8"9 5/8" 5 1/2" Adancimea proiectata: 2250 mPentru calculele operatiilor de cimentare, valorile de pe curba de fisurare pot fi majorate cu aproximativ 10 %Figura 1.1. Gradienti de presiune si fisurare estimati pe structura Boldestif npInparteainferioara, cel mai probabil sevor intalni presiuni alefluidelor dinpori apropiatedeceleinitiale, decivalorialegradientilordepresiunedeaproximativ1,1 bar/10m, iarvalorilecalculatealegradientilordefisuraresesitueazalaaproximativ 1,841,86 bar/10m.Inceea cepriveste gradientul geotermic analizadatelor deproductieindicavalori stabilizate de aproximativ 3,23,3 0C/10m.111.3. Schema in plan de amplasare a sondeiSonda de exploatare AX Boldesti a fost amplasata la aproximativ 40 m NE de sonda productiva A1 Boldesti, in blocul I Sud (figura 1.2., 1.3. si 1.4.) Reteaua hidrograficaReteaua hidrografica apartine raului Teleajen subafluent al Ialomitei si afluent al Prahovei. Suprafata pe care se intinde exploatarea structurii Boldesti este cuprinsa intre raul Teleajensi paraul Bucovet. Intre aceste apedesuprafatasunt numeroase vai colectoare ale torentilor formati in perioadele ploioase. Apele de suprafata sunt putin utilizateinaceastasuprafata, fiindfolositaapadelareteaprovenitadinputuri de adancime. Apa freatica de suprafata apare la adancimi cuprinse intre 8 si 15 m in functie de locatia fantanii si distanta de raul Teleajen. Cai de acces Caile de acces deriva in principal din soseaua ce uneste orasele Ploiesti si Bucov prin Valenii de Munte si din drumurile judetene ce leaga satele din zona. Deasemeni, exista calea ferata ce uneste orasele Ploiesti Valenii de Munte.Careul sondei A1Boldesti ocupa o suprafata de 3180 m2pasune, proprietate Consiliul Local Boldesti-Scaeni.Accesul lasondasefacepedrumdeschelacesevaamenajapedistantade70m, reprezentand drum de reamenajat.12FORAJPROBE MECANICE PROBE DE SITA la fiecare 5mOPERATIUNI ELECTROMETRICE CAROTAJ ELECTRIC: 300; 800; 1660; 1960; 2100; 2300mCarotaj electric complex: 2300-1660m DRR: 800...300; 2300...1660m CAROTAJ INDUCTIV 2300...1660m CAROTAJ RADIOACTIV: Gamma Neutronic: 2300...1660mNeutronic: 2300...1660m CAROTAJ ACUSTIC DE VITEZA: 2300...1660m CAROTAJ ACUSTIC DE CIMENTARE: 1660; 2300m CAVERNOMETRIE: 1660...300m; 2300...1660m MASURATORI TEMPERATURA CU TERMOMETRIE MAXIMA: 1660m; 2300m DIFICULTATI DE FORAJ posibile pierderi de fluid in D,M, Sa; gazeificari in M si Sa; tendinte de prindere in P,M,Sa; posibile mansonari si daramari in P PUNERE IN PRODUCTIE PERFORATURI 2220...2200; 2100...2080 ACIDIZARI 2SM-j19903208...1080...701660...230050212,7S-Gj dispersat 1250kg/m3010...1480...70300...166012311,2S-j natural 1200kg/m3505...770...600...3001444,5S-j3 natural 1150kg/mnivel ciment la1460 mSarmatianMeotian1640PontianDacian1000OPERATIUNI GEOLOGICE SI OBSERVATII DEBIT POMPE, l/sAPASARE AXIALA, tNUMAR TURE LA MASAINTERVAL SAPATPARTEA TEHNICANUMARDIAMETRUFELULSAPEFLUID DE FORAJTUBAJFORMATIUNI LIMITE GEOLOGICEADANCIMEA mPARTEA GEOLOGICASONDA AX Boldesti SCOPUL FORAJULUI ExploatareADANCIMEA 2300mSTRUCTURA Boldesti OBIECTIVUL SarmatianCOMANDA GEOLOGO-TEHNICAFigura 1.5.5 1/2" 2300m9 5/8"1660m 13 3/8"300m2300780200015005001.4. Comanda geologo-tehnicaInfigura 1.5. este prezentata comanda geologo-tehnica asondei de exploatare AX Boldesti, sapata la adancimea finala de 2300 m avand ca obiectiv Sarmatianul.131.5. Dificultati intalnite in timpul forajului Laforajulsondelor, lapunereainproductiesi apoiinexploatareaufost inregistrate unele dificultati ca: contaminarea fluidului de foraj cu marne, blocarea formatiunilor productive care au necesitat apoi acidizari repetate cu 1015% HCl pentru punerea in productie; mansonarea, prinderea sapei de foraj in Meotian si Sarmatian, strangeri de gaura in Pontian; daramari de gaura in Sarmatian; tendinte naturale de deviere, la adancimi mici; pierderi de fluid de foraj; eventuale gazeificari in Pontian, Meotian si Sarmatian; deteriorarea coloanelor in dreptul limitei Pontian/Meotian in decursul exploatarii, ducand astfel la reducerea fondului de sonde active de extractie si injectie.14CAPITOLUL 2 PROIECTAREA PROGRAMULUI DE CONSTRUCTIE AL SONDEI AX BOLDESTIConstructiasondei se realizeaza pebazaunui plan, numit programdeconstructie. Acesta cuprinde, in primul rand, programul de tubare si anume: adancimea de introducereacoloanelordeburlanecucareseconsolideazaperetii gaurii desonda, diametrul si grosimeaburlanelor, calitateaotelului si tipul imbinarilordintreele. La acestea se adauga, uneori, programul de sape, programul de cimentare si echipamentul de extractie la sondele de exploatare.Constructia proiectata determina, de regula, echipamentul si sculele cucare se va executa sonda: instalatia de foraj, diametrul si alcatuirea garniturilor de foraj folosite pe diverse intervale. Schema de constructie determina, indirect, tipul si proprietatile fluidelor folosite, uneori si tehnologia de foraj aplicata.2.1. Metodica proiectarii programului de constructie al sondei [6]Constructia unei sonde cuprinde mai multe coloane de tubare, care poarta diverse nume- dupa scopul urmarit. Numarul lor este determinat de adancimea finala, de dificultatile anticipate ori survenite in timpul forajului, scopul sondei, dar si de alti factori tehnici ori tehnologici.Obisnuit, la gura sondei se tubeaza si se betoneaza, intr-un beci sapat manual, un burlan de ghidare, fabricat din tabla sudata, care nu este considerat o componenta a programului de tubare.Urmatoarea coloana de burlane-prima dinprogramul de tubare daca nuexista un conducator-este coloana de suprafata (de ancoraj). De obicei, ea are lungimea de cateva sutedemetri. Coloanadesuprafatasecimenteazapetoatalungimea, panalazi. Tubarea acestei coloane este obligatorie la toate sondele de petrol si gaze.Coloana de exploatare (de productie) se tubeaza pana la baza ultimului orizont productiv sau presupus productiv si face posibila extractia petrolului sau gazelor, prin interiorul tubingului, in conditii de siguranta. Uneori, cand zona productiva este bine consolidata, nucontine fluide nedorite si poate fi exploatata simultan, coloana de exploatare se tubeaza doar pana deasupra zonei productive.15Daca intre siul coloanei de suprafata si adancimea de tubare a coloanei de exploatare sunt traversate formatiuni care ingreuneaza ori chiar impiedica forajul, se tubeaza una saumaimultecoloaneintermediare. Suntnumiteuneoricoloanedeprotectiesaude foraj. Asemenea coloane se introduc pentru a izola strate in care se pierde noroiul de foraj, stratecupresiuneridicata, masivedesare, rociargiloaseinstabile, evitandu-se anumite dificultati la continuarea forajului sub aceste zone.Unele coloane intermediare si de exploatare nu sunt tubate pana la suprafata, ci numai pana la siul coloanelor precedente, pe intervalul netubat. Asemenea coloane sunt numite linere (coloane pierdute).Adeseori, linerele se intregesc pana la suprafata, cu o coloana de intregire (de prelungire), cu acelasi diametru sau cu diametru mai mare.Programul de constructie al unei sonde este reprezentat grafic printr-oschema de constructie. Pe ea sunt precizate, in primul rand, coloanele de burlane, cu lungimea si diametrul lor, si intervalul ramas netubat, daca exista.In figura 2.1. este prezentat programul de constructie al sondei AX Boldesti.300m1660m2300m13 3/8 in9 5/8 in5 1/2 inDs=17 1/2 inDs=12 1/4 inDs=8 3/8 inFig.2.1. Programul de constructie al sondeiIn acest capitol sunt prezentate cateva reguli pentru stabilirea adancimilor de tubare si pentru alegerea diametrului coloanelor. Numarul si adancimea de tubare a coloanelorPe tot parcursul traversarii unui anumit interval, in orice punct al lui-atata timp cat el este liber, netubat, trebuie indeplinite conditiile:pp pn pfis(2.1.)unde: pp presiunea fluidelor din porii rocilor;pn presiunea noroiului din sonda;pfis presiunea de fisurare a rocilor16Daca prima conditie n-ar fi indeplinita, fluidele din pori ar patrunde in sonda si ar avea loc o manifestare eruptiva; daca n-ar fi indeplinita a doua conditie, noroiul s-ar pierde in strate. Diametrul coloanelorDeregulaseimpunediametrul interior al coloanei deexploatare. Acestadetermina diametrul celorlaltecoloanedinprogramul deconstructieal unei sondesi implicit, diametrul sapelor folosite pentru fiecare coloana.Coloanadeexploataresealegeinfunctiededebitelemaximeasteptate, metodade exploatare preconizata, diametrul echipamentelor de extractie si a celor de interventie sau reparatie disponibile, eventualitatea adancirii sondei,modul de echiparte al zonei productive. Ea trebuie sa asigure folosirea optima a energiei stratelor productive pentru ridicarea fluidelor la suprafata si transportul lor pana la rezervoare, sa permita realizarea regimului dorit de exploatare a zacamantului si a sondei.La alcatuirea succesiunii sape-coloane sunt urmarite doua conditii.Prima conditie impune ca in exteriorul coloanelor de burlane sa existe un joc suficient de mare pentruintroducerea lor fara dificultati si pentrurealizarea unor cimentari eficienteaspatiului inelar (figura2.2.,a). marimeaacestui joceste determinata de rigiditatea burlanelor, tipul imbinarilor, prezenta unor dispozitive cum sunt centrorii si scarificatorii, lungimea si rectilinitatea intervalului deschis sub siul coloanei precedente, existenta unor zone ce pot provoca dificultati de tubare, viteza de introducere. Burlanele cu diametrul mai mare sunt mai rigide si se inscriu mai dificil de-a lungul sondei, de accea necesita jocuri mai largi. Asemenea jocuri sunt necesare si candintervalele deschise sunt lungi, cu dese schimbari de directie, cu tendinte de strangere a peretilor sau de fisurare a formatiunilor, ca urmare a suprapresiunilor create la introducerea si in timpul circulatiei.Burlanele cu diametrul mufei mai apropiat de cel al corpului, cele cu mufa din corp fara praguri drepte si, bineinteles cele calibrate permit jocuri mai mici.In concluzie, daca se impune jocul radial minim , in dreptul mufelor, diametrul sapelor va fi:Ds=Dm+2 (2.2.)cu Dm diametrul exterior al mufelor (vezi fig. 2.2,a)Jocurile uzuale variaza intre 7 si 70mm. Ele cresc cu diametrul coloanei si cu lungimea intervaluluideschis. Potfimaimicipentruburlanecalibratesi maimariinzonecu tendinta severa de strangere a peretilor.17Fig.2.2. Modul de stabilire a diametrului sapelor (a) si a diametrului coloanelor de burlane (b)DDmDs a)DDit tDsa ab)Uneori se foloseste notiunea ratia de tubare, definita astfel:SSSD 2DDR (2.3.)Ea variaza in limite mai restranse: 0,050,10A doua conditie implica posibilitatea de trecere a sapelor prin coloanele anterior tubate (figura 2.2.,b)Di=DS+2a (2.4.)sauDS>D(2.5.)unde: Di reprezinta diametrul coloanei prin care trebuie sa treaca sapele;a un joc ce ia in considerare tolerantele de la grosimea si diametrul nominal, precum si ovalitatea burlanelor; se admite a=25 mm;D diametrul de sablonare a burlanelor, stabilit prin normele de fabricare si care tine seama de tolerantele maxime admise. Intervale de cimentarePrincimentareseurmareste, inprimul rand, izolareatuturor stratelor purtatoarede fluide, fluide care ar putea circula prin spatele coloanelor de burlane provocand neplaceri. Se izoleaza stratele cu apa utilizabila, zonele unde noroiul se poate pierde, masiveledesare, rocileargiloasesensibilelaapa. Inelul deciment maresteintr-o oarecare masura, capacitatea portanta a coloanei, evita flambajul ei cand apar forte de compresiune periculoase si o protejeaza de actiunea coroziva a apelor mineralizate.Coloana de suprafata se cimenteaza pe toata inaltimea. In acest mod, se consolideaza formatiuniledesuprafata, impreunacumasivul deroci dinjur, unsuport rezistent pentru instalatia de prevenire a eruptiilor si pentru coloanele urmatoare.18Celelalte coloanese cimenteazapanalacel putin200m, deasupra ultimului strat permeabil. Se evita astfel circulatia fluidelor prin spatele coloanelor de burlane.La sondele de gaze se recomanda ca toate coloanele sa fie cimentate pana la suprafata, pentruamicsoraposibilitatiledemigrareagazelorprinspatiul inelarsi eventualele scapari pe la imbinarile filetate.La sondele de explorare, se obisnuieste ca oglinda cimentului sa depaseasca siul coloanei precedente cu cel putin 100m. Adeseori, pentru siguranta, coloanele se cimenteaza pe toata inaltimea.Lainerele se cimenteaza pe toata inaltimea, cu exceptia celor slituite, de productie, ori care urmaresc o exploatare selectiva a stratelor.Compozitia si proprietatile pastei si ale pietrei de ciment se stabilesc in concordanta cu naturarocilor cetrebuieizolate, presiuneasi naturafluidelor dinpori, rezistentala fisurare a formatiunilor, temperatura geostatica si cea de circulatie, dar si cu mijloacele tehnice si tehnologice disponibile.2.2. Programe de constructie folosite la sondele de reperPrincipalele sonde de corelare stratigrafica si de similitudine a conditiilor geologo-fizice sunt A1 Boldesti (la nivelul Sarmatianului), A2 Boldesti (la nivelul Sarmatianului) si A3 Boldesti (la nivelul Meotianului).2.2.1. Programul de constructie al sondei A1 Boldesti Tipul sondei: explorare Pozitia pe structura: flancul sudic al anticlinalului Boldesti Obiectiv geologic: explorarea Sarmatianului Adancimea finala: 2800 m Limite geologice: Dacian/Pontian: 810 mPontian/Meotian: 1675 mMeotian/Sarmatian: 2080 m Program de constructie: coloana de ancoraj 14 in tubata la 150m, cimentata la zi; coloanaintermediara95/8intubatala2150m, cimentatapanala200m deasupra limitei P/M; coloana de exploatare 6 5/8in liner tubat la 2800 m, cimentat pe toata lungimea.In continuare, in tabelul 2.1. sunt prezentate diametrele coloanelor si ale sapelor folosite pentru constructia sondei A1 Boldesti.19Diametrele coloanelor si sapelor folosite la sonda A1 Boldesti Tabelul 2.1.Coloana Intervalul tubat Diametrul exterior al coloanelor Diametrul sapelor- m in mm mmDe suprafata 0150 14 355,6 520Intermediara 02150 9 5/8 244,5 350De exploatare(liner) 21502800 6 5/8 168,3 2142.2.2. Programul de constructie al sondei A2 Boldesti Tipul sondei: injectie Obiectivul sondei: injectie Sarmatian Adancimea finala: 2310 m Limite geologice: Dacian/Pontian: 862 mPontian/Meotian: 1700 mMeotian/Sarmatian: 2128 m Oglinda de ciment: 1550m Program de constructie: coloana de ancoraj 10 in tubata la 296 m, cimentata la zi; coloana de exploatare 5 in tubata la 2309 m, cimentata pana la 98 m (carotaj acustic de cimentare).Incontinuare, intabelul 2.2. vor fi prezentatediametrelecoloanelor si alesapelor folosite pentru constructia sondei A2 Boldesti.Diametrele coloanelor si sapelor folosite la sonda A2 Boldesti Tabelul 2.2.Coloana Intervalul tubat Diametrul exterior al coloanelor Diametrul sapelor- m in mm mmDe suprafata 0296 10 3/4 273,1 346,1De exploatare 02309 5 139,7 244,52.2.3. Programul de constructie al sondei A3 Boldesti Destinatia initiala a sondei: exploatare Meotian II Pozitia pe structura: Blocul IS Adancimea finala: 2162 m Oglinda de ciment: 2014 m Limite geologice: Dacian/Pontian: 743 mPontian/Meotian: 1548 mMeotian/Sarmatian: 1880 m Program de constructie coloana de ancoraj 11 in tubata la 290 m, cimentata la zi; coloanadeexploatare65/8intubatala2131m, cimentatapanala200m (carotaj acustic de cimentare)20In continuare, in tabelul 2.3. vor fi przentate diametrele coloanelor si ale sapelor folosite pentru constructia sondei A3 Boldesti. Diametrele coloanelor si sapelor folosite la sonda A3 Boldesti Tabelul 2.3.Coloana Intervalul tubat Diametrul exterior al coloanelor Diametrul sapelor- m in mm mmDe suprafata 0290 11 3/4 298,5 374,6De exploatare 02131 6 5/8 168,3 244,52.3. Proiectarea programului de constructie al sondei AX BoldestiProgramul de constructie al sondei AX Boldesti este urmatorul: coloana de ancoraj 13 3/8 in tubata la 300 m, cimentata la zi; coloana intermediara 9 5/8 in tubata la 1660 m, cimentata la zi; coloana de exploatare 5 in tubata la 2300m, cimentata la 1460 m.2.3.1. Proiectarea coloanei de exploatarePentru determinarea diametrelor coloanelor si al sapelor folosite pentru fiecare coloana dinprogramul deconstructieal sondei AXBoldesti seimpunediametrul interior al coloanei de exploatare, de 5 in, care are urmatoarele caracteristici: diametrul exterior: Dext=139,7 mm diametrul mufei: Dm=153,7 mmConformrelatiei (2.2.) sestabilestediametrul sapei pentrucoloanadeexploataresi anume:DS=153,7+215=183,7 mmpentru care s-a ales un joc radial =15 mmDin [6], se alege diametrul sapei pentru coloana de exploatare, si anume:DS=212,7 mm=8 3/8 inDin relatia (2.2.) rezulta jocul radial recalculat:mm 5 , 2927 , 153 7 , 212 Cu ajutorul relatiei (2.3.) se calculeaza ratia de tubare:14 , 07 , 2125 , 29R 2.3.2. Proiectarea coloanei intermediare21Diametrul interior al coloanei intermediare se determina conform relatiei (2.4.):Di=217,7+22=216,7 mmpentru care se alege jocul dintre sapa si interiorul coloanei a=2 mmDin [6], se alege diametrul interior al coloanei intermediare:Di=216,8 mmPrin urmare se alege coloana intermediara de 9 5/8 in, al carei diametru exterior este Dext=244,5 mm.Conformrelatiei (2.2.) sestabileste diametrul sapei pentrucoloanaintermediarasi anume:Ds=269,9+220=309,9 mmpentru care se alege jocul radial =20 mm si diametrul exterior al mufei pentru coloana de 9 5/8 in, Dm=269,9 mmDin [6], se alege diametrul sapei pentru coloana intermediara, si anume:Ds=311,2 mm=12 inDin relatia (2.2.) rezulta jocul radial recalculat:mm 65 , 2029 , 269 2 , 311 Conform relatiei (2.3.) se calculeaza ratia de tubare:07 , 02 , 31165 , 20R 2.3.3. Proiectarea coloanei de suprafataDiametrul interior al coloanei de suprafata se determina conform relatiai (2.4.):Di=311,2+22=315,2 mmPentru care se alege jocul dintre sapa si interiorul coloanei a=2 mmDin [6], se alege diametrrul interior al coloanei de suprafata:Di=316,6 mmPrin urmare se alege coloana de suprafata de 13 3/8 in, al carei diametru exterior este Dext=339,7 mm.Conformrelatiei (2.2.) sestabileste diametrul sapei pentrucoloanadesuprafatasi anume:DS=365,1+235=435,1 mmpentru care se alege jocul radial =35 mm si diametrul exterior al mufei pentru coloana de 13 3/8 in, Dm=365,1 mm.Din [6], se alege diametrul sapei pentru coloana de suprafata, si anume:22DS=444,5 mm=17 inDin relatia (2.2.) rezulta jocul radial recalculat:mm 7 , 3921 , 365 5 , 444 Conform relatiei (2.3.) se calculeaza ratia de tubare pentru coloana de suprafata:09 , 05 , 4447 , 39R In continuare, in tabelul 2.4. sunt prezentati principalii parametri folositi pentru programul de constructie al sondei AX Boldesti.Jocurile radiale dintre sapa si coloana ale sondei AX Boldesti Tabelul 2.4.ColoanaInterval tubatDiametrul coloanelor Diametrul mufeiDiametrul sapeiJocul radialRatia de tubareExterior Interior- m in mm mm mm in mm mm -De suprafata 0300 13 3/8 339,7 316,6 365,1 17 444,5 39,7 0,09Intermediara 01660 9 5/8 244,5 216,8 269,9 12 311,2 20,65 0,07De exploatare02300 5 1/2 139,7 125,5 153,7 8 3/8 212,7 29,5 0,142.4. Comparatie si concluzii intre programul de constructie propus si cele realizate23Intabelul 2.5. esteprezentat programul deconstructieal sondei AXBoldesti cat si programele de constructie ale sondelor A1, A2, A3 Boldesti.Programul de constructie al sondei AX Boldesti si programele sondelor de reper A1, A2, A3 Boldesti. Tabelul 2.5.SondaTipul sondeiAdancimea finalaColoana Intervalul tubatDiametrul exterior al coloaneiDiametrul sapei- - m - m in mm mmAXExpoatare Sarmatian2300De suprafata 0300 13 3/8 339,7 444,5Intermediara 01660 9 5/8 244,5 311,2De exploatare 02300 5 1/2 139,7 212,7A1Expoatare Sarmatian2800De suprafata 0150 14 355,6 520Intermediara 02150 9 5/8 244,5 350De exploatare (liner)21502800 6 5/8 168,3 214A2Injectie Sarmatian2310De suprafata 0296 10 273,1 346,1De exploatare 02309 5 1/2 139,7 244,5A3Expoatare Meotian II2162De suprafata 0290 11 298,5 374,6De exploatare 02131 6 5/8 168,3 244,5Concluzii: Sonda de exploatare AXBoldesti este alcatuita din trei coloane dupa cum reiese din tabelul 2.5. Coloanadeancoraj 133/8in, 300mm, cimentatalazi, arerolul deaizola formatiunile slab consolidate si cu permeabilitatae mare de la suprafata si permite montarea unui sistem de prevenire la gura sondei. Coloanaintermediara95/8in, 1600m, cimentatalazi, arerolul deaizola formatiunile din Dacian si Pontian, formatiuni care pot crea dificultati la continuarea forajului pana la adancimea finala.24 Coloana de exploatare 5 in, 2300 m, cimentata pe intervalul 23001460 m, are rolul principal de a pune in valoare hidrocarburile cantonate in formatiunile traversate de sonda. Sonde de corelare A1Boldesti, avand ca obiectiv explorarea Sarmatianului este deasemeni alcatuita din 3 coloane, ultima coloana fiind de fapt un liner cimentat pe toata inaltimea. Celelalte doua sonde de corelare A2si A3Boldesti cu caracter de injectie Sarmatian si respectiv exploatare Meotian II sunt alcatuite numai din doua coloane (vezi tabelul 2.5.)25CAPITOLUL 3 PROIECTAREA PROPRIETATILOR FLUIDULUI DE FORAJLa inceputurile forajului rotativmodernse pompa prinprajini apa pentrua spala permanent talpa sondei si a evacua detritusul la suprafata.Cu particule fine de roca, mai alescuceledispersabileinapa, seformaunnoroi, de-alungul spatiului inelar. S-a constat caacestaaveauneleavantajefatadeapacurata: ocapacitatemai bunade evacuare, inclusiv pe aceea de a mentine detritusul in suspensie la intreruperea circulatiei si, indeosebi, calitatea de a stabilza pereti gaurii de sonda in dreptul rocilor neconsolidate.Treptat, exigentele impuse acestui fluid au crescut. El a inceput sa fie preparat la suprafata din argile coloidale, studiat in laborator, testat la sonda, tratat si curatat cucat mai multa atentie. Inscopul obtinerii unor performante superioare, compozitia fluidelor de foraj s-a diversificat continuu. Astazi, multe dintre ele nu mai sunt preparate din apa si argila.3.1. Metodica proiectarii proprietatilor si tipurilor fluidelor de foraj [4; 9]3.1.1. Rolul fluidelor de forajFluidului de foraj i se atribuie, in prezent, urmatoarele roluri principale: Hidrodinamic. Dupa iesirea din duzele sapei, fluidul curata particulele de roca dislocata de pe talpa sondei si le transporta la suprafata, unde sunt indepartate. Hidrostatic.Prin contrapresiunea creata asupra peretilor, el impiedica surparea rocilor slab consolidate si patrunderea nedorita in sonda a fluidelor din formatiunile traversate. De colmatare. Datorita diferentei de presiune sonda-strate, in dreptul rocilor permeabilesedepuneprinfiltrareoturtadinparticulesolide, careconsolideaza pietrisurile, nisipurilesi alteroci slabcimentatesaufisurate. Totodata, turtade colmatare reduce frecarile dintr garnitura de foraj sau coloana de burlane si rocile din pereti, diminueaza uzura prajinilor si a racordurilor. De racire si lubrifiere. Fluidul de circulatie raceste si lubrifiaza elementele active al einstrumentului de dislocare, prajinile, lagarele sapelor cu role si lagarele motoarelor de fund.26 Motrice. Cand se foreaza cu motoare de fund, hidraulice sau pneumatice, fluidul de foraj constituieagentul detransmitereaenergiei delasuprafatalamotorul aflat deasupra sapei. Informativ. Urmarindfluiduldecirculatielaiesireadinsondasidetritusuladusla suprafata, se obtin informatii asupra rocilor interceptate si a fluidelor din porii lor.3.1.2 Clasificarea fluidelor de forajAparitia dinamica si continua a noilor tipuri de fluide reclama un mod de clasificare coerent, dar suficient de elastic, pentru a permite si incadrarea acestora. In literatura de specialitate, clasificarile existente au la baza diferite criterii: Natura fazei continue (de dispersie): pe baza de apa, pe baza de produse petroliere, gazoase; Natura fazei dispersate: cu argila, fara argila, cu argila organofila, cu asfalt, cu polimeri; Gradul demineralizare: nemineralizate(noroaiedulci), mineralizate(respectiv scazuta, medie sau ridicata); Natura mineralizarii: sarate (CuNaCl), cu var, cu gips, cu clorura de calciu, cu clorura de potasiu, cu silicat de sodiu, etc.; Marimea pH-ului: acide (sub 7), neutre (aproximativ 7), slab alcaline (78,5), alcalinitate medie (811,5), alcalinitate ridicata (peste 11,5); Densitate: neingreuiate (usoare) si ingreuiate; Gradul de dispersie: pentru forajul propriu-zis, deschiderea stratelor productive, fluide de packer, fluide pentru degajare, fluide de perforare, fluide de omorare.3.1.3. Proprietatile fluidelor de forajCompozitia, calitatilesaucarenteleunuifluiddeforaj suntdefiniteprintr-oseriede proprietati, uneledintreelecomunetuturor tipurilor defluide, altelespecificedoar anumitor categorii. Densitatea fluidelor de forajAceasta proprietate reprezinta masa unitatii de volum. Densitatea fluidului de foraj se alege astfel incat presiunea exercitata de coloana de fluid sa previna surparea rocilor neconsolidatedinpereti si afluxul nedorit al fluidelordinporii rocilortraversatede sonda. Fluidele cu densitate ridicata diminueaza viteza de avansare a sapei, sunt scumpe si dificil de mentinut pompabile si stabile Vascozitatea aparenta si gelatia fluidelor de foraj27Vascozitatea aparenta a unui fluid reprezinta proprietatea lui de a opune rezistenta la curgere. Cantitativ, vascozitatea, notata cu , este o masura a acestei rezistente si se defineste ca raport intre tensiunea de forfecare si viteza de forfecare dv/dx si este constanta pentru fluidele newtoniene.Fluidele de foraj sunt sisteme eterogene care nu se supun legii de curgere newtoniene: curgerea lor nu poate fi descrisa prin intermediul unui singur coeficient de vascozitate. Proprietatile reologice ale fluidelor de forajAceste proprietati caracterizeaza comportarealacurgereafluidelordeforaj,inclusiv rezistenta la deplasare a unor corpuri in masa fluidelor. Proprietatile reologice permit sa se evalueze presiunea si energia de pompare a fluidelor de foraj, conditiile de spalare si evacuare a detritusului, presiunile efective in dreptul unor strate instabile ori purtatoare de fluide, pericolul de eroziune al peretilor. Proprietatile tixotropice ale fluidelor de forajIn general, prin tixotropie se intelege gelificarea unei solutii cand este lasata in repaus si revenirea gelului in solutie prin agitare. Fenomenul este specific solutiilor coloidale, in care particulele dispersate sunt ionizate.Fluidele de foraj cu proprietati tixotropice sunt capabile sa mentina in suspensie materialele inerte de ingreuiere si detritusul, insusire necesara mai ales atunci cand se intrerupe circulatia. Capacitatea de filtrare si colmatareDatoritadiferentei dintrepresiunea fluidului dinsondasi ceaafluidelor dinporii formatiunilortraversate, opartedinfazaliberaanoroiului patrundeinporiirocilor. Simultan, pe peretii sondei se depun particule solide, sub forma unei turte de colmatare.Cu cat permeabilitatea turtei este mai scazuta, cu atat grosimea turtei depuse si volumul de filtrat sunt mai reduse. Turtele de colmatare sunt, in general, compresibile; permeabilitatea lor scade odata cu presiunea. Viteza de filtrare creste cu temperatura, deoarece scade vascozitatea fazei lichide. Continutul de particule solide , apa si petrolPentru fluidele de foraj pe baza de apa si argila, faza continua este alcatuita din argile si materiale de ingreuiere, iar faza lichida din apa si, eventual, motorina, in cazul in care noroiul a fost emulsionat.La fluidele pe baza de produse petroliere faza lichida este alcatuita din motorina si apa, iar faza solida din materiale de ingreuiere si cele folosite pentru controlul proprietatilor colmatate si structurale. Continutul de nisip28Nisipul imprima fluidului de foraj proprietati abrazive si erozive, reducand durata de lucru a echipamentului de foraj. In concentratii excesive, el creaza pericol de prindere a garniturii la oprirea circulatiei. De aceea, pe cat posibil, el trebuie eliminat din noroi. Continutul de gazeGazelepatrundinnoroi dinstratelegazeiferetraversate, iaraerulprinspumarein timpul ingreuierii si al tratamentelor chimice Capacitatea de schimb cationicProprietatile noroaielor de foraj si comportarea lor la contaminari sau tratamente sunt determinate, inceamai maremasura, decontinutul deargileactive, hidratabilesi dispersabile, de tipul bentonitelor.Dintre diversele metode de masurare a capacitatii de schimb cationic, cea mai operativa si mai utilizata este metoda albastrului de metilen. StabilitateaFluidele de foraj sunt sisteme de disperse, eterogene; lasate in repaus, in sonda sau in habe, dar si in prezenta unor contaminanti, au tendinta sa-si separe fazele: particulele solide se depun, faza lichida se separa la suprafata, emulsiile si spumele se sparg. Indicele PhAciditatea sau alcalinitatea unui fluid de foraj, in care se afla disociati diversi electroliti, este exprimata de indicele pH logaritmul zecimal negativ al concentratiei momentane de ioni de H+.In general, fluidele de foraj sunt bazice: pH>7. Cele naturale, preparate din apa si argila, netratate, au pH-ul cuprins intre 7 si 8, iar cele tratate au pH-ul intre 8 si 13. valoarea optima a pH-ului depinde de tipul noroiului. Continutul de cloruriUnfluidde foraj poate contine clorura de sodiu, de potasiu, calciusi magneziu. Intereseaza mai ales continutul de sare, deoarece ea constituie un contaminant frecvent al noroaielor de foraj. Alcalinitatea si continutul de varAlcalinitatea unei solutii exprima excesul de anioni in raport cu cel de cationi. Deoarece scara pH-ului este logaritmica, la valori mari alcalinitatea poate varia considerabil fara ca pH-ul sa se modifice sensibil. In plus, la concentratii ridicate, o parte din substantele bazice sunt nedisociate si nu influenteaza pH-ul. De aceea, pentru fluidele cu bazicitate ridicata, cumsunt noroaiele cu var sau gips, alcalinitatea este o proprietate mai relevanta decat pH-ul.3.1.4. Tipul fluidelor de foraj29Fluide de foraj dispersateAceste fluide au la baza sistemul dispers apa-argila si indeplinesc cerintele de stabilitate, colmataresi gelificare, necesareforajului, fiindconstituitedinmateriale ieftine si usor de procurat. Ele sunt preparate la suprafata din argile bentonitice, adesea activate, cu bune proprietati coloidale, dar inglobeaza si particule argiloase sau inerte din rocile traversate.In dreptul stratelor consolidate sau insensibile la apa, la adancimi moderate, sistemul apa-argila poate fi utilizat ca atare. Cand se traverseaza roci argiloase care se disperseaza ori se umfla, roci solubile, strate productive sau cand argila de preparare nu asigura proprietatile structurale dorite, sistemul trebuie ameliorat ori stabilizat. Se introduc, incantitati reduse, diversi aditivi cu rol de fluidizanti sau invascosanti, reducatori de filtrare, stabilizatori ai proprietatilor la temperaturi ridicate ori la actiunea contaminantilor, lubrifianti, antispumanti, agenti anticorozivi, etc. Fluidele naturale devin tratate.La concentratii de 60250 kg/m3, in functie de randamentul argilei, se prepara noroaie cu proprietati structurale si de filtrare satisfacatoare, avand densitatea 10501150kg/m3. Daca se utilizeaza argile slab bentonitice, este nevoie de concentratii mai ridicate si se ajunge la 12501350 kg/m3 si chiar mai mult. Densitati mai mari se obtin adaugand materiale inerte, cu densitate mare, fin macinate: noroaiele sunt ingreuiate.Noroaiele naturale isi modifica rapid proprietatile in prezenta unor contaminanti cum sunt: pachetegroasedemarnesi argilehidratabile, sarurisolubile, temperaturimari, gaze.Pentru sistemul apa-argila aflat intr-un echilibru natural, domeniul optim al pH-ului, la care si vascozitatea este minima, se situeaza intre 7,5 si 8,5. Pentru noroaiele naturale pH-ul nu trebuie sa depaseasca valorile 910.Volumul de noroi necesar forarii sondei pe fiecare interval in parte este dat de relatia:( )]]]

+ 1 22S 12ic nH H D4H D4k V(3.1.)unde: k reprezinta un coeficient ce tine seama de rezerva de noroi; se admite k=23;Dic diametrul interior al coloanei;H1 inaltimea coloanei anterior tubate;H2 inaltimea coloanei urmatoare;DS diametrul sapei3.1.5. Aditivi si materiale folosite pentru prepararea si reglarea proprietatilor fluidului de foraj 30Exista, in prezent, sute de substante naturale ori sintetizate care se folosesc la prepararea si reglarea proprietatilor fluidelor de foraj. Argilele reprezinta materialul de baza folosit la prepararea majoritatii fluidelor de foraj, dar nutoatecorespundacestui scop. Amestecatecuapa, eletrebuiesa asigure un sistem coloidal stabil, colmatant, cu viteza de filtrare scazuta, capabil samentinainsuspensieparticuleleinertesaugrosiere. Sunt acceptabiledoar argilele puternic dispersabile, hidrofile si cu o mare capacitate de schimb cationic insusire ce permite reglarea proprietatilor coloidale si reologice ale sistemului apa-argila.Argilelesunt roci sedimentaredealterare, cuproprietati deumectare, dispersaresi umflare in apa si cu insusiri plastice. Majoritatea mineralelor argiloase poseda o structura stratificata. Hexametafosfatul desodiu(HMF) seutilizeazapentrucontrolul vascozitatii fluidelor de foraj si este fluidizantul cel mai folosit la noi in tara, sub forma unor solzi sticlosi, transparenti si subtiri, deculoarealbasauverde, solubili inapa calda. LasolubilizareHMFnutrebuiesasedepaseasca450Ctemperaturade incalzire, pentru a nu provoca transformarea in ortofosfat inert, inca din faza de preparare si din acelasi motiv nu se recomanda folosirea ca fluidizant a HMF in sonde mai adanci de 2000 m. Ferocromlignosulfonatul (FCLS) este un produs fluidizant cu o eficienta buna in noroaiele tratate, inhibitive, la temperaturi moderate, dar si temperaturi mari. Se obtine din lesiile reziduale de la fabricarea celulozei si hartiei cu bisulfit de calciu sau amoniu. Se livreaza sub forma de praf de culoare maro, are eficienta maxima la un pH intre 8,59,5, se utilizeaza in cantitati de 540 kg/m3, atat in noroaie dulci, cat si in cele mineralizate.Eficienta marita a FCLS nu se explica doar prin mecanismul adsorbtiei sale la marginile placutelordebentonita. Crestereaefectului fluidizant sedatoreazaactiunii cationilor polivalenti asupra dublului strat electric si a potentialului electrocinetic. Carboximetilceluloza de sodiu (CMC) este un antifiltrant ce se obtine prin tratareacelulozei cuacidmonocloraceticsaucumonocloracetat desodiu, in prezentahidroxidului desodiu. Rezultaunpolimer anionic, semisintetic, sub forma de praf alb-galbui, solubil in apa si ca produs secundar, clorura de sodiu. CMC-ul tehnic, nepurificat, contine pana la 2530% clorura de sodiu, iar CMC-ul purificat are 9699,5% substanta activa si aproximativ 0,54% clorura de sodiu.Eficienta CMC-ului asupra filtrarii si vascozitatii este functie de gradul de polimerizare si de gradul mediu de substituire a gruparilor OH- din molecula de glucoza anhidra. Cu cat gradul de polimerizare este mai mare, cu atat produsul este mai activ ca antifiltrant, iar vascozitatea fluidului creste mult.31 Soda caustica (NaOH), este o substanta anorganica solida de culoare alba, higroscopica, solubila in apa si in alcool, se topeste la 3280C, are densitatea 2100 Kg/m3, in solutie apoasa are proprietatile unei baze tari, ataca pielea si este toxica. Se foloseste pentru reglarea pH-ului, realizand domeniul optim de lucru pentru diversi reactivi, diminueaza coroziunea, neutralizeaza intr-o oarecare masura hidrogenul sulfurat, serveste la hidrolizarea unor polimeri.In fluidele de foraj pe baza de apa si argila, la concentratii sub 0,5 Kg/m3, soda caustica are o actiune dispersanta asupra bentonitei, iar la concentratii mai mari produce un efect de coagulare, respectiv, mareste viteza de filtrare si afecteaza stabilitatea fluidelor. Sode causticaare si oactiune bactericida,iar concentratiilein careseutilizeazasuntintre 0,55,0 Kg/m3. Soda calcinata (Na2CO3) este un praf alb microcristalin, higroscopic, solubil in apa, cu densitatea 2500 kg/m3. Se poate folosi pentru a precipita ionii de calciu si magneziu, cand se traverseaza strate cu gips sau anhidrit, la frezarea dopurilor de ciment si cand se utilizeaza apa de mare.La concentratii mici, soda calcinata imbunatateste proprietatilor noroaielor pe baza de apa-argila, avandunrol dispersant asuprabentonitei, iar laconcentratii mari inhiba umflarea marnelor si argilelor, creste usor pH-ul, vascozitatea si gelatia fluidelor. Cantitatile uzuale sunt de 0,520 kg/m3.3.1.6. Cantitati de materiale necesare prepararii fluidelor de forajPentru stabilirea cantitatilor de materiale necesare prepararii fluidelor de foraj calculul se va efectua detaliat pentru fiecare coloana in parte, astfel: Pentru coloana de ancoraj vom avea un fluid de foraj natural preparat din apa si bentonita pentru care vom scrie urmatorul sistem:Va+Vbent=Vna(3.2.)Vaa+Vbentbent=Vnanain care: Va reprezinta volumul de apa necesar prepararii fluidului de foraj pentru coloana de ancoraj;Vbent volumul de bentonita necesar coloanei de ancoraj;Vna volumul de noroi necesar pentru coloana de ancoraj;a densitatea apei, a=1000 kg/m3bent densitatea bentonitei; bent=2300 kg/m3na densitatea noroiului pentru coloana de ancorajDin sistemul (3.2.) rezulta volumul de bentonita si volumul de apa necesar coloanei de ancoraj:a banta nana bentV V (3.3.)32sibent na aV V V (3.4.)Cantitatea de bentonita necesara coloanei de ancoraj este data de relatia:bent bent bentV m (3.5.) Pentru coloana intermediara se foloseste un fluid de foraj natural preparat din apa, bentonita si barita.Volumul de barita necesar ingreuierii fluidului folosit pentru coloana intermediara este dat de relatia:na baritana nin baritaV V (3.6.)in care: Vn reprezinta volumul de noroi necesar pentru coloana intermediara;ni densitatea noroiului pentru coloana intermediara;na densitatea noroiului pentru coloana de ancoraj;barita densitatea baritei, barita=4200 kg/m3Cantitatea de barita necesara prepararii fluidului de foraj este data de relatia:mbarita=Vbaritabarita(3.7.)Volumul de noroi initial se stabileste cu relatia:Vni=Vn Vbarita(3.8.)Volumul de bentonita necesar prepararii fluidului pentru coloana intermediara se calculeaza cu relatia:abenta naniVbentV (3.9.)Volumul de apa necesar prepararii fluidului de foraj este dat de relatia:Va=Vn Vbent Vbarita (3.10.) Pentru coloana de exploatare se foloseste un fluid de foraj dispersat preparat din apa, bentonita si barita.Volumul de barita necesar prepararii fluidului pentru coloana de exploatare este dat de relatia:ni baritaninenVbaritaV (3.11.)in care: Vn reprezinta volumul de noroi necesar pentru coloana de exploatare;ne densitatea noroiului pentru coloana de exploatare;ni densitatea noroiului pentru coloana de intermediara;barita densitatea baritei.Volumul de bentonita necesar pentru coloana de exploatare este dat de relatia:33a benta niniVbentV (3.12.)3.2. Fluide de foraj folosite la sondele de reper3.2.1. Fluide de foraj folosite la sonda A1 BoldestiIn tabelul 3.1. sunt prezentate tipurile si proprietatile fluidelor de foraj folosite la sonda A1 BoldestiTipurile si proprietatile fluidelor de foraj folosite la sonda A1 Boldesti Tabelul 3.1.Intervalul Tipul noroiului Densitatea noroiului Filtratulm - kg/m3cm30150 natural 1200 necontrolabil1502150 natural 1250 221421502800 tratat 15001600 123.2.2. Fluide de foraj folosite la sonda A2 BoldestiIn tabelul 3.2. sunt prezentate tipurile si proprietatile fluidelor de foraj folosite la sonda A2 Boldesti.Tipurile si proprietatile fluidelor de foraj folosite la sonda A2 Boldesti. Tabelul 3.2.Intervalul Tipul noroiului Densitatea noroiului Filtratulm - kg/m3cm30296 natural 11501200 8102962309 dispersat 11801200 463.2.3. Fluide de foraj folosite la sonda A3 BoldestiIn tabelul 3.3. sunt prezentate tipurile si proprietatile fluidelor de foraj folosite la sonda A3 Boldesti.Tipurile si proprietatile fluidelor de foraj folosite la sonda A3 Boldesti. Tabelul 3.3.Intervalul Tipul noroiului Densitatea noroiului Filtratulm - kg/m3cm30290 natural 11801200 62902131 tratat 11801200 5343.3. Alegereatipului si proprietatilefluidelordeforaj pentru sonda AX Boldesti3.3.1.Tipul fluidelor de forajIn tabelul 3.4. sunt prezentate tipurile, densitatile si volumele de noroi necesare pentru fiecare interval forat.Tipurile, densitatile si volumele de noroi folosite la sonda AX Boldesti Tabelul 3.4.Intervalul Tipul noroiului Densitatea noroiului Filtratulm - kg/m3cm30300 natural 1150 1203001660 natural 1200 29016602300 dispersat 1250 1103.3.2. Calculul volumului de noroiPentru determinarea volumului de noroi necesar forarii sondei AXBoldesti, calculul se va face detaliat pentru fiecare interval. Intervalul 0300 mVolumul de noroi necesar forarii acestui interval se calculeaza cu relatia (3.1.):( )3m 1203m 116,38 300310 444,5242,5nV pentru care s-a ales k=2,5 Intervalul 3001660 mDin relatia (3.1.) se determina volumul de noroi necesar forarii acestui interval:( )]]]]

,`

.|

,`

.| + 300 16602310 2 , 31143002310 8 , 21645 , 2nVVn=286,29 m3 290 m3 Intervalul 16602300 mVolumul de noroi necesar forarii acestui interval se calculeaza cu relatia (3.1.):( )]]]]

,`

.|

,`

.| + 1660 23002310 7 , 212416602310 5 , 12545 , 2nVVn=108,19 m3 110 m33.3.3. Proprietatile fluidelor de forajIn tabelul 3.5. sunt prezentate principalele proprietati ale fluidelor de foraj folosite la sonda AX Boldesti.35Proprietatile fluidelor de foraj ale sondei AX Boldesti. Tabelul 3.5.IntervalulTipul fluiduluiDensitatea fluiduluiVascozitatea MarshVascozitatea plasticaTensiunea dinamica de forfecareGelatiaFiltratuAPITurta de colmatarepH10 10m - kg/m3cP cP Pa Pa Pa cm3/30 mm -0300Natural1150 35 7 3 4 5 45 0,51 88,53001660Natural1200 40 11 5 6 8 23 12 8,59,516602300dispersat1250 45 15 7 8 9 23 22,5 9103.3.4. Tratamente aplicate fluidelor de forajIn tabelul 3.6. sunt prezentate materialele si aditivii folositi pentru prepararea si reglarea proprietatilor fluidelor de foraj.Aditivi si materiale folosite pentru prepararea si reglarea proprietatilor fluidelor de foraj Tabelul 3.6.IntervalulTipul fluiduluiDensitatea fluiduluiHMF FCLS NaOH Na2CO3CMCm - kg/m3kg/m3kg/m3kg/m3kg/m3kg/m30300 natural 1150 30 - 1 15 53001660 natural 1200 30 11 2 20 1116602300 dispersat 1250 - 23 4 10 203.3.5. Calculul cantitatilor de materiale36Calculul cantitatilor de materiale se efectueaza pentru fiecare coloana astfel: Coloana de ancorajVolumul de bentonita necesar prepararii fluidului pentru coloana de ancoraj se calculeaza cu relatia (3.3.):3m 143m 85 , 131000 23001000 1150120bentV Cu relatia (3.5.) se determina cantitatea de bentonita necesara pentru coloana de ancoraj:mbent=142300=32200 kgVolumul de apa necesar fluidului pentru coloana de ancoraj este dat de relatia (3.4.):Va=120 14=106 m3 110 m3 Coloana intermediaraVolumul de barita necesar prapararii fluidului de foraj pentru coloana intermediara se determina din relatia (3.6.):3m 53m 75 , 41150 42001150 1200290baritaV Conformrelatiei (3.7.) sestabileste cantitateadebaritanecesarapentruprepararea acestui fluid:mbarita=54200=21000 kgVolumul de noroi initial este dat de relatia (3.8.):Vni=290 5=285 m3Cu ajutorul relatiei (3.9.) se determina volumul de bentonita necesar acestei coloane:3m 143m 36 , 131000 42001000 1150285bentV Cantitatea de bentonita necesara pentru coloana intermediara este data de relatia (3.5.):mbent=144200=58800 kgVolumul de apa necesar prepararii fluidului de foraj este dat de relatia (3.10.):Va=290 14 5=271 m3 275 m3 Coloana de exploatareVolumul de barita necesar acestei coloane se determina din relatia (3.11.):3m 23m 83 , 11200 42001200 1250110baritaV Din relatia (3.7.) rezulta cantitatea de barita:37mbarita=24200=8400 m3Volumul de noroi initial se determina din relatia (3.8.):Vni=110 2=108 m3Cu relatia (3.12.) se stabileste volumul de bentonita necesar prepararii fluidului pentru aceasta coloana:3m 173m 62 , 161000 23001000 1200108bentV Cantitatea de bentonita necesara acestui fluid este data de relatia (3.5.):mbent=172300=39100 kgVolumul de apa rezulta din relatia (3.10.):Va=110 17 2=91 m3In cele ce urmeaza, in tabelul 3.7. sunt prezentate cantitatile totale de materiale folosite pentru cele trei intervale.Cantitatile totale de materiale folosite la sonda AX Boldesti Tabelul 3.7.IntervalulTipul fluiduluiDensitatea fluiduluiVolumul de noroiVolumul de apaBentonitaBaritaHMF FCLS NaOH Na2CO2CMCm - kg/m3m3m3kg kg kg/m3kg/m3kg/m3kg/m3kg/m30300 natural 1150 120 110 32200 - 3600 - 120 1800 6003001660 natural 1200 290 275 58800 21000 8700 3190 580 5800 319016602300 dispersat 1250 110 100 39100 8400 - 2530 440 1100 2200TOTAL - - 520 485 130100 29400 12300 5720 1140 8700 59903.4. Comparatii si concluzii intre fluidele folosite la sondele de reper si cele folosite la sonda AX BoldestiIn tabelul 3.8. sunt prezentate fluidele de foraj folosite la sonda AX Boldesti si fluidele de foraj folosite la sondele de corelare A1, A2 si A3 Boldesti.Tipurile si proprietatile fluidelor de foraj folosite la sonda AX Boldesti si cele folosite la sondele A1, A2, A3 Boldesti Tabelul 3.8.Sonda Intervalul Tipul noroiului Densitate noroiului Filtratul- m - kg/m3cm3AX0300 natural 1150 453001660 natural 1200 2316602300 dispersat 1250 23A10150 natural 1200 necontrolabil381502150 natural 1250 221421502800 tratat 15001600 12A20296 natural 11501200 8102962309 dispersat 11801200 46A30290 natural 11801200 62902131 tratat 11801200 5Concluzii: Din tabelul 3.8. reiese faptul ca atat sonda AX Boldesti cat si sondele de corelare A1, A2 si A3 au ca fluid de deschidere un fluid natural ce se realizeaza pornind de la bentonita prehidratata. Pentrufluidul natural tratat duritateatotalaseregleazacusodacalcinata, iar reducereacaracteristicilor reologico-coloidaleserealizeazaprindilutii si prin tratarea fluidului cu HMF. Controlul filtrarii se va asigura prin tratamente cu extract bazic si CMC, iar cel reologic prin tratamente cu FCLS si HMF. Filtratul scade considerabil odata cu cresterea adancimii si in special in timpul traversarii stratelor productive pentru a reduce riscul contaminarii acestora. Densitatile fluidelor de foraj sunt destul de variate si au valori cuprinse intre 1150 si 1600 kg/m3.39CAPITOLUL 4 PROIECTAREA PARAMETRILOR REGIMULUI DE FORAJEficienta forajului propriu-zis-procesul de adancire a gaurii de sonda-este determinata de o multitudine de factori. Ei pot fi clasificati in trei categorii: caracteristicile fizico-mecanice ale rocilor dislocate, inconditiile existente la talpa sondei: rezistenta sau duritatea, proprietatile elasto-fragile sauplastice, abrazivitatea, starea de tensiune triaxiala, presiunea fluidelor din pori; caracteristicile fizice si geometrice ale sapei: tipul constructiv, diametrul, forma si pozitiaelementeloractive, rezistentalormecanica, inclusivcealaabraziunesi eroziune, constructiasirezistentalagarelor-incazulsapelorcurole-,gradulde lunecare al rolelor, constructia si amplasarea sistemului de spalare; factorii tehnologici: apasareaaxiala, turatiasapei, debitul decirculatie, viteza jeturilor si proprietatile fluidului de foraj.Factorii din prima categorie sunt obiectivi naturali. Tipul si constructia sapei se alege in concordanta cu aceste caracteristici ale mediului de dislocare, dar si cu metoda de foraj, cu parametrii de lucru posibili si cu scopul urmarit, astfel incat eficienta procesului de foraj sa fie maxima.Factorii tehnologici reprezinta parametrii de functionare a sapei. Ei sunt programati si controlati de operator. Daca este nevoie, pot fi modificati chiar in timpul forajului.Prin regim de foraj, sau regim de lucru al sapei la talpa, se intelege ansamblul valorilor acestor factori, la un moment dat. Se disting si un regim de carotaj mecanic, un regim de largire sau de corectare a peretilor gaurii de sonda.Parametrii regimului sunt grupati astfel: parametrii mecanici: apasarea axiala si turatia sapei;40 parametrii hidraulici: debitul de circulatie si viteza jeturilor; proprietatile fluidului de foraj: densitate, continutul de particule solide, proprietatile reologice, capacitatea de filtrare si colmatare, continutul de petrol.4.1. Metodica proiectarii parametrilor regimului de foraj [7; 8]La proiectarea regimului de foraj se urmareste realizarea indicatorilor calitativi doriti si obtinerea unor indicatori tehnico-economici maximi. Operatia de proiectare este complexa, datorita cunoasterii insuficiente a caracteristicilor rocilor ce urmeaza sa fie traversate si a numarului mare de parametrii care trebuie programati si corelati. In plus, intervin numeroase restrictii, imuse de conditiile si dificultatile geologice intalnite, de rezistenta, capacitatea si comportarea echipamentului folosit. Eficienta activitatii de foraj este evaluata cu ajutorul unor indicatori tehnico-economici, calitativi saucantitativi. Unii dintreei servescdoarlaapreciereaanumitorlaturi ale acestei activitati, deexemplu, aprocesului deforaj propriu-zis saualucrarilor de montare si demontare a instalatiei. Altii, mai complecsi, permit sa se evalueze modul de executie a intregii sonde sau chiar activitatea intreprinderii de foraj.Ca indicatori calitativi se urmaresc: realizarea programului de investigare geologica si geofizica a formatiunilor traversate, si de probare a celor presupuse productive; asigurarea verticalitatii sau a traseului proiectat al sondei; deschiderea stratelor productive fara a afecta caracteristicile si productivitatea lor; atingerea obiectivului fara accidente sau complicatii.Indicatorii cantitativi sunt: durata de lucruefectival sapei pe talpa, ts; avansarea realizata de osapa, hs; vitezele de foraj, diversele costuri si consumuri specifice calculate pe metru forat; numarul de sonde forate intr-o anumita perioada; recuperajul in cazul carotejului mecanic.4.1.1. Proiectarea parametrilor mecaniciDeoarece apasarea pe sapa, Gs, si turatia, n, au efect contrar asupra vitezei mecanice si a durabilitatii sapei, vomincercasagasimoperechedevalori optimepentruGssi n printr-un criteriu de optimizare. O laraga aplicabilitate o are criteriul costului pe metru forat, el fiind si cel mai complet.Algoritmul de lucru este urmatorul:Pentru determinarea constantelor presupunem cunoscute de la o sapa anterior urmarita, valoriletimpului desapare, ts; avansareasapei urmaritehsu; gradul final deuzuraal danturii, Dfu; gradul final de uzura al lagarelor, Lfu; apasarea pe sapa, Gsu si turatia, nu. Astfel, constanta de forabilitate este data de relatia:41( )) Dfu ( 2I) Dfu ( 1IunouGsuG1sutsuhfC (4.1.)in care: hsu reprezinta avansarea sapei urmarite; tsu timpul de sapare; Gsu apasarea pe sapa urmarita; Gou apasarea minima pe sapa urmarita; nu turatia sapei urmarite; - exponent ce are valori cuprinse intre (0,41,0); I1(Dfu); I2(Dfu) functie integrala ce tin seama de gradul final de uzura al danturii2fuD22CfuD) Dfu ( 1I + (4.2.)( )fuD1C 1 ln21C2C1CfuD1C2C) Dfu ( 2I ++ (4.3.)in care: C1 reprezinta constanta ce depinde de tipul sapei; C2 constanta ce depinde de dantura sapei; Dfu gradul final de uzura al danturii. Constanta de abrazivitate se determina cu relatia:) Dfu ( 1I3un aunsutsuGduGaC +

,`

.|(4.4.)in care: Gdu reprezinta sarcina de distrugere a danturii sapei urmarite; a constanta dependenta de abrazivitatea rocii si regimul aplicat. Constanta lagarelor este data de relatia:unsuGfuLsutlC (4.5.)in care: Lfu reprezinta gradul final de uzura al lagarelor; - constanta ce depinde de constructia lagarelorInmodpractic, dintr-untabloucuvalorileposibilealeapasarii situratieisealegeo pereche (Gs, n). Presupunem ca lagarele limiteaza durata de lucru a sapei, Lf=1. Se calculeaza timpul de lucru al sapei cu relatia:fLnsGlCLt (4.6.) Gradul final de uzura al danturii este:]]]]]

+ + 1sGdG3n a nLt2CaC 2 12C1fD(4.7.)42DacaDf 1, presupunereaestecorectasi cuvaloarealui Dfsecalculeazaavansarea sapei, hs cu relatia:( )( )) Df ( 2I3n a nnsGdGoGsGaCfCsh + (4.8.)Daca Df >1, presupunerea este falsa, danturta valimita durata sapei, nulagarele. Acceptand, acum, Df=1, se calculeaza timpul de lucru al sapei daca aceasta se extrage datorita uzurii danturii cu relatia:) Df ( 1I3n a naCsGdGDt +

,`

.|(4.9.) Viteza mecanica medie este data de relatia:stshmv (4.10.) Viteza operativa medie se stabileste conform relatiei:mtstshov+(4.11.)in care: ts reprezinta timpul de lucru efectiv pe talpa; tm timpul de manevra In final, se calculeaza costul metrului forat pe mars cu relatia:( )shmtsticscc+ +(4.12.)in care: cs reprezinta costul unei sape; ci costul pe unitatea de timpSimilar, modificand Gs si n, se repata calculele pana ce se obtine costul minim. Acestuia ii corespunde apasarea optima, Gs0 si turatia optima no.4.1.2. Proiectarea parametrilor hidrauliciLa stabilirea parametrilor de curgere a fluidului de foraj intr-o sonda, se au in vedere doua aspecte: spalarea talpii si a sapei; evacuarea detritusului de la talpa la suprafataLa inceputurile forajului hidraulic interesa doar evacuarea detritusului; de aceea, debitele de circulatie erau relativ scazute.In prezent,se urmareste,in primul rand, o buna spalare a talpii sondei, in scopul utilizarii depline a capacitatii de dislocare a sapei. Debitul nu mai reprezintaunparametru sufucientpentru caracterizarea conditiilorde spalare a talpii. Un rol important il joaca constructia sapei si mai ales forma, amplasarea 43si dimensiunile canalelor de spalare. Eficienta curatirii talpii trebuie evaluata cu indicatori mai complecsi, cum sunt: puterea hidraulica cheltuita in duzele sapei sau, mai exact, la nivelul talpii, forta de impact a jeturilor, distributia presiunii si a curentilor de lichid pe talpa.In general, debitele necesare pentru spalarea perfecta a talpii sunt superioare celor de evacuare a detritusului.Criteriile cele mai folosite pentru optimizarea spalarii talpii, la sapele cu role, sunt: criteriul presiunii la pompe: pentru o putere hidraulica necesara la sapa, exista o combinatie debit-viteza jeturilor la care presiunea de pompare este minima; criteriul puterii hidraulicelasapa: pentruanumitepompeexistenteindotarea instalatiei de foraj, exista un cuplu optimdebit-viteza jeturilor caruia ii corespunde o putere hidraulica maxima cheltuita in duzele sapei; criteriul fortei deimpact: pentrupompeleinstalateexistaocombinatieoptima debit-viteza jeturilor, la care forta de impact pe talpa sondei este maxima.Inproiect, pentru determinarea parametriloroptimiairegimului hidraulicvomfolosi criteriul presiunii la pompe. Acest criteriuisi propune ca inconditii de spalare impuse, sa determine debitul de circulatiesi diametrele duzelor sapei, astfel incat pompelesafunctionezelaopresiuneminima. Parametrii determinati vorfi: puterea hidraulica in duzele sapei si presiunea dinamica pe talpa sondei.Ridicarea detritusului la suprafata este caracterizata de o viteza de ridicare, vr, dependenta de viteza ascensionala si de o viteza de lunecare a particulelor de detritus in noroi:vr=vas u (4.13.)vas=vr+u Debitul de evacuare este dat de relatia:( )siArv usiAasvevQ + (4.14.) Se calculeaza puterea specifica la sapa cu relatia:3 , 1mv 13 , 0ssP (4.15.)in care: vm reprezinta viteza mecanica de avansare, aleasa pentru o apasare pe sapa si o turatie optima Puterea hidraulica la sapa se calculeaza conform relatiei:2sD4ssPtAssPsP (4.16.)in care: At reprezinta aria talpii sondei; Ds diametrul sapei Se determina viteza ascensionala minima cu relatia: 44sDn188asv (4.17.) Debitul minim de evacuare a detritusului va fi:

,`

.| 2pD2sD4a svm i n , e vQ(4.18.)in care: Dp reprezinta diametrul exterior al prajinilor de foraj Se determina debitul maxim:pompaQpompenpompe maxQmaxQ (4.19.) Debitul optim se calculeaza cu relatia:3n2sPopQ (4.20.)in care: n reprezinta densitatea noroiului -coeficientul caderilor de presiune si are expresia:= 1L+ 2(4.21.)unde: 1=( ip+ ep)+( ir+ er) (4.22.)2=( ig+ eg)lg+ is(4.23.)in care: ip reprezinta coeficientul caderilor de presiune in interiorul prajinilor de foraj;ep-coeficientul caderilor de presiune in exteriorul prajinilor de foraj;ir, er-coeficientii caderilor de presiune in interiorul si respectiv exteriorul racordurilor;ig, eg- coeficientii caderilor de presiune in interiorul si respectiv exteriorul prajinilor grele;lg-lungimea prajinilor grele;is- coeficientul caderilor de presiune in instalatia de suprafata. Se calculeaza coeficientii caderilor de presiune cu urmatoarele relatii:5pd2ip8ip (4.24.)5gd2ig8ig (4.25.)5gd2ig8ir (4.26.)212rd2pd4 , 1ir

,`

.| (4.27.)45( )gDsD2gD2sD2eg8eg

,`

.| (4.28.)( )pDsD2pD2sD2ep8ep

,`

.| (4.29.) Valorile lui Reynolds si Bingham se calculeaza cu relatiile:plechD veR (4.30.)plvechD0iB (4.31.)in care: Dech reprezinta diametrul echivalent si este dat de relatiile: in exteriorul prajinilor: Dech=dp; Dech=dg;in interiorul prajinilor: Dech=Ds-Dp; Dech=Ds-DgDupa calculul debitului optim se verifica daca:Qop [Qev,min; Qmax,p] Aria duzelor sapei este data de relatia: 21dA(4.32.)in care: reprezinta un coeficient care tine seama de forma duzelor: =0,95 Se calculeaza diametrul duzelor sapei:3dA 4dd(4.33.) Se calculeaza viteza de jet:dAopQjetv (4.34.) Presiunea in orificiile sapei este data de relatia:n22jetv21sp (4.35.) Presiunea in sistemul de circulatie este:2optQn cp (4.36.) Presiunea de pompare este:cpsppp + (4.37.)4.2. Parametrii regimului de foraj folositi la sondele de reper46Tipurile si parametrii regimului de foraj se prezinta sub forma unui tabel pentru fiecare sonda de corelare si pentru fiecare coloana in parte.4.2.1. Parametrii regimului de foraj folositi la sonda A1 BoldestiIn tabelul 4.1. sunt prezentati parametrii regimului de foraj de la sonda A1 Boldesti.Parametrii regimului de foraj de la sonda A1 Boldesti Tabelul 4.1.Intervalul de adancimeDescrierea litologicaMetoda de forajSape Parametrii mecanici Parametrii hidrauliciBucatiDiametruTipDuzeApasarea pe sapaTuratia la masaDebit de fluidViteza de jetCaderea de presiune la sapaPuterea hidraulica specificaPresiunea la pompem - - - mm - mm kN rot/min l/sec m/s bar CP/in2bar0150DacianRv 1 520S-j16x16x16 5070 7060 50 83 46 1,290 83150400DacianRv 2 350S-j12x12x12 100120 8070 30 88 55 1,871 804001000DacianPontianRv 4 350S-j12x12x12 120140 8070 30 88 55 1,871 8910001215Md 4 350S-j18x18x18 2030 - 32 42 12 0,448 8412152150MeotianSarmatianRv 4 350S-j12x12x12 120140 8070 30 88 55 1,871 9321502800Rv 12 214SM-j9x9x10 80100 8070 20 97 61 2,881 97Notatii: Rv reprezinta foraj rotativ vertical; Md foraj directional cu turbina.4.2.2. Parametrii regimului de foraj folositi la sonda A3 Boldesti47In tabelul 4.2. sunt prezentati parametrii regimului de foraj de la sonda A2 BoldestiParametrii regimului de foraj pentru sonda A2 Boldesti Tabelul 4.2.Intervalul de adancimeDescrierea litologicaMetoda de forajSape Parametrii mecanici Parametrii hidrauliciBucatiDiametruTipDuzeApasarea pe sapaTuratia la masaDebit de fluidViteza de jetCaderea de presiune la sapaPuterea hidraulica specificaPresiunea la pompem - - - mm - mm kN rot/min l/sec m/s bar CP/in2bar0296DacianRv 1 346,1S-j19x19x19 6080 7080 55 65 28 0,863 842961300DacianPontianRv 8 244,5S-j12x12x12 100120 7080 32 64 65 2,361 11113001410PontianMd 3 244,5S-j12x12x12 2040 - 32 - - - -14102309Meotian SarmatianRv 11 244,5S-j12x12x12 100120 7080 32 94 65 2,3616065Notatii: Rv reprezinta foraj rotativ vertical; Md foraj directional cu turbina.4.3. Proiectarea parametrilor regimului de foraj folositi la sonda AX Boldesti4.3.1. Proiectarea parametrilor mecaniciPentru determinarea parametrilor mecanici ai regimului de foraj dispunem de urmatoarele date: Date de la sapa urmarita:Apasarea pe sapa: Gsu=200 kN;48Timpul de sapare: tsu=32h;Turatia sapei: nu=120 rot/min;Avansarea sapei: hsu=130m;Gradul final de uzura al danturii: 85fuD ;Gradul final de uzura al lagarelor: 8fuL7;Apasarea minima pe sapa: G0u=30 kN;Sarcina de distrugere a danturii sapei: Gdu=350 kN Date de la sapa optimizata:Apasarea minima pe sapa: G0=G0u=30 kN;Sarcina de distrugere a danturii sapei: Gd=350 kN;Constanta ce depinde de tipul sapei: c1=4;Constanta ce depinde de dantura sapei: c2=6;Exponentul: =0,8;Constanta ce depinde de constructia lagarelor: =1,5;Constanta dependenta de abrazavitatea rocii: a=4,34810-5;Costul unei sape: cs=6106 lei;Costul pe unitatea de timp: ci=1,5106 lei/h;Timpul de manevra: tm=8h.Algoritmul de calcul este urmatorul: Se determina valorile functiilor integrale cu relatiile (4.2.) si (4.3.) astfel:797 , 12852685) Dfu ( 1I +

,`

.|781 , 0854 1 ln246 48546) Dfu ( 2I ++

,`

.| Conform relatiei (4.1.) se determina constanta de forabilitate:( )310 194 , 1781 , 0797 , 18 , 0120 30 200132130fC Constanta de abrazivitate se determina din relatia (4.4.):043 , 0 797 , 13120510 348 , 4 120 32200 350aC +

,`

.| Constanta lagarelor este data de relatia (4.5.):710 241 , 1 1205 , 12008732lC Pentru perechea de valori: n=30 rot/min; Gs=60 kN, presupunem Lf=149 Se calculeaza timpul de lucru al sapei cu relatia (4.6.):h 069 , 890 1305 , 160710 241 , 1Lt Cu ajutorul relatiei (4.7.) se determina gradul final de uzura al danturii astfel:]]]]]

+ + 160 350330510 348 , 4 30069 , 890 6 043 , 0 2 161fD016 , 1fD Presupunerea Lf=1 este falsa: dantura limiteaza durata sapei Cu Df=1, din relatia (4.9.), durata de lucru a sapei este:h 361 , 865 4330510 348 , 4 30 043 , 060 350Dt +

,`

.|in care: 421261) 1 Df ( 1I + Avansarea sapei se calculeaza cu relatia (4.8):( )( )m 957 , 152 299 , 1330510 348 , 4 308 , 030 60 350 30 60043 , 0310 194 , 1sh + in care: ( ) 299 , 1 1 4 1 ln246 4146) 1 Df ( 2I ++ Cu ajutorul relatiei (4.10.) se determina viteza mecanica medie:h / m 177 , 0361 , 865957 , 152mv Viteza operativa medie se determina din relatia (4.11.):h / m 175 , 08 361 , 865957 , 152ov + Costul unui metru forat este dat de relatia (4.12.):( )m / lei610 604 , 8957 , 1528 361 , 865610 5 , 1610 6c + + Pentru perechea de valori: n=30 rot/min; Gs=100 kN, presupunem Lf=1. Se calculeaza timpul de lucru al sapei cu relatia (4.6.):h 667 , 413 1305 , 1100710 241 , 1Lt Gradul final de uzura al danturii este dat de relatia (4.7.):50709 , 0 160 350330510 348 , 4 30667 , 413 6 043 , 0 2 161fD + + ]]]]]

Presupunerea Lf=1 este corecta: lagarele limiteaza durata sapei. Se calculeaza avansarea sapei cu relatia (4.8.) astfel:( )( )m 983 , 211 895 , 0330510 348 , 4 308 , 030 60 350 30 100043 , 0310 194 , 1sh + in care: ( ) 895 , 0 709 , 0 4 1 ln246 4709 , 0462I ++ Viteza mecanica medie este data de relatia (4.10.):h / m 512 , 0667 , 413983 , 211mv Din (4.11.) rezulta viteza operativa medie:h / m 503 , 08 667 , 413983 , 211ov + Costul unui metru forat este dat de relatia (4.12.):( )m / lei610 012 , 3983 , 2118 667 , 413610 5 , 1610 6c + + Similar se calculeaza performantele posibile ale sapei si pentru celelalte apasari si turatii prezentate in tabelele 4.3, 4.4 si 4.5.Viteza mecanica medie, m/h Tabelul 4.3.nGs30 90 150 210 270 33060 0,177 0,426 0,641 0,838 1,025 1,204100 0,512 1,122 1,495 1,956 2,392 2,808160 1,104 2,431 3,197 3,633 4,442 5,216190 1,397 3,081 4,059 4,599 5,467 6,419240 1,818 4,015 5,279 5,977 7,176 8,425280 2,009 4,424 5,796 6,987 8,542 10,029Viteza operativa medie, m/h Tabelul 4.4.nGs30 90 150 210 270 33060 0,175 0,411 0,589 0,709 0,769 0,771100 0,503 1,061 1,356 1,616 1,724 1,701160 1,062 2,175 2,674 2,844 2,943 2,809190 1,329 2,675 3,239 3,395 3,406 3,182240 1,696 3,302 3,883 3,976 3,816 3,398280 1,842 3,478 3,989 3,986 3,585 3,01651Costul unui metru forat, 106 lei/m Tabelul 4.5.nGs30 90 150 210 270 33060 8,604 3,715 2,651 2,277 2,196 25,295100 3,012 1,453 1,157 1,009 0,991 1,056160 1,438 0,726 0,607 0,585 0,596 0,657190 1,155 0,598 0,509 0,499 0,523 0,590240 0,914 0,495 0,437 0,440 0,485 0,573280 0,848 0,477 0,435 0,457 0,539 0,671Costul minim al unui metru forat este c=435000 lei/m corespunzator perechii de valori optime: Gs=280 kN si n=150 rot/min.4.3.2. Proiectarea parametrilor hidrauliciInstalatiaF-200DHesteechipatacudouapompe2PN-700, careasiguraundebit maxim de 44,5 l/s pentru un diametru al camasilor pompei de 8 in (203,2 mm), si o presiunede84bar, frecventacurselordublepeminut fiindde65cdlaoputerede antrenare a pompei de 700 CP (515 kW).Algoritmul de calcul se exemplifica numai pentru un singur interval de egala forabilitate, corespunzator coloanei de exploatare, 16602300 m, cu urmatoarele date:Adancimea sondei: H=2300 m;Diametrul exterior al coloanei de exploatare: De=5 in=139,7 mm;Diametrul sapei: Ds=212,7 mm;Diametrul exterior al prajinilor de foraj: Dp=5 in=139,7 mm;Diametrul interior al prajinilor de foraj:dp=121,4 mm;Diametrul exterior al prajinilor grele: Dg=6 in=152,4 mm;Diametrul interior al prajinilor grele: dg=57,2 mm;Diametrul exterior al racordurilor: Dr=177,8 mm;Diametrul interior al racordurilor: dr=101,6 mm;Densitatea fluidului de foraj: n=1250 kg/m3;Vascozitatea plastica a noroiului: pl=1510-3 Ns/m2;Tensiunea dinamica de forfecare: 0=7 N/m2.Calculul coeficientilor caderilor de presiune Pentru calculul coeficientilor caderilor de presiune se admite un debit orientativ necesar spalarii talpii, constant pe tot intervalul:s /3m 021 , 0 035 , 0 6 , 0 Q in care: Qsp=0,6 m/s 2m 035 , 022127 , 04tA 52 Cadereadepresiuneininteriorul prajinilor deforaj sedeterminacuajutorul relatiilor (4.24.), (4.30.), (4.31.), astfel:s / m 814 , 121214 , 04021 , 0ipv 18352310 151214 , 0 814 , 1 1250ipRe 23 , 31310 15 814 , 11214 , 0 7ipBi 022 , 0ipBi ,ipRe fip ,`

.|5m 67651214 , 02022 , 0 8ip Caderiledepresiuneininteriorulracordurilorsedeterminacurelatiile(4.26.), (4.27.):256 , 02121016 , 021214 , 04 , 1ir

,`

.|5m 33950572 , 02256 , 0 8ir Caderea de presiune in exteriorul prajinilor de foraj este data de relatiile (4.29.), (4.30.), (4.31.):s / m 876 , 021214 , 022127 , 04021 , 0epv

,`

.|( )6665310 151214 , 0 2127 , 0 876 , 0 1250epRe ( )63 , 48310 15 876 , 01214 , 0 2127 , 0 7epBi ( ) 034 , 0epBi ,epRe fep ( )5m 67 , 141397 , 0 2127 , 021397 , 022127 , 02034 , 0 8ep

,`

.| Caderea de presiune in exteriorul racordurilor este data de relatiile urmatoare:022 , 02121016 , 022127 , 021214 , 022127 , 04 , 1er

,`

.|535m 585 , 021214 , 022127 , 02022 , 0 8er

,`

.| Conform relatiei (4.22.) se determina coeficientul caderilor de presiune, 1:1=676+14,67+339+0,585=1030,3 m-5 Caderea de presiune in interiorul prajinilor grele se determina din relatiile (4.25.), (4.30.), (4.31.) astfel:s / m 17 , 820572 , 04021 , 0igv 38954310 150572 , 0 8 1250igRe 267 , 3310 15 17 , 80572 , 0 7igBi 0213 , 0igBi ,igRe fig ,`

.|5m 2819650572 , 020213 , 0 8ig Caderea de presiune in exteriorul prajinilor grele este determinata conform relatiilor (4.28.), (4.30.), (4.31.):s / m 21 , 121524 , 022127 , 04021 , 0egv

,`

.|( )6080310 151524 , 0 2127 , 0 21 , 1 1250egRe ( )256 , 23310 15 21 , 11524 , 0 2127 , 0 7egBi ( ) 035 , 0egBi ,egRe feg ( )5m 37 , 211524 , 0 2127 , 021524 , 022127 , 02035 , 0 8eg

,`

.| Conform relatiei (4.23.) se calculeaza coeficientul caderilor de presiune, 2:2=(28196+21,37)250+2,5105=73,04105 m-4 Coeficientul se determina conform relatiei (4.21.):=1030,31410+73,04105=87,56105 m-4Domeniul de lucru pentru debit54 Presupunem ca debitul maxim este determinat de capacitatea celor doua pompe conform relatiei (4.19.):Qmax=244,5=89 l/s Din [8] pentru n=1250 kg/m3, stabilim viteza ascensionala minima:vas=0,64 m/s Debitul minim se determina conform relatiei (4.18.):s /3m 01293 , 021397 , 022127 , 0464 , 0minQ

,`

.|s / l 93 , 12minQ Din [8] citim Pss=0,5 kW/cm2. Puterea hidraulica necesara la sapa este data de relatia (4.16.):kW 6 , 177227 , 2145 , 0sP Debitul optim se calculeaza cu relatia (4.20.) astfel:s / l 09 , 20 s /3m 02009 , 0 31250510 56 , 87 2310 6 , 177opQ Valoarea debitului optim este cuprinsa intre Qmin si Qmax.Qep(12,93; 89) l/s Aria duzelor sapei se determina conform relatiei (4.32.):2mm 9 , 1772m410 779 , 1510 56 , 87 95 , 0 21dA Diametrul duzelor este dat de relatia (4.33.):mm 69 , 839 , 177 4dd Se aleg trei duze de 9 mm: 9x9x9. Se calculeaza aria totala a duzelor:2mm 9 , 19029 34dA Viteza jeturilor este data de relatia (4.34.):s / m 24 , 1059 , 190310 09 , 20jetv Caderea de presiune in duze este data de relatia (4.35.):55bar 7 , 762m / N510 7 , 762295 , 01250224 , 105sp Din (4.36.) rezulta caderea de presiune in restul sistemului de circulatie:bar 2 , 442m / N510 2 , 442310 09 , 20 1250510 56 , 87cp ,`

.| Presiunea de pompare se stabileste din relatia (4.37.):bar 9 , 120 2 , 44 7 , 76pp + Din [8], mai exact din caracteristicile pompei 2PN-700, observam ca aceasta presiune esterealizabilacucamasi de61/2insaumai mici, debitul maxim, 28,3l/s, fiind superior celui necesar de 20,09 l/s.Similar se stabilesc parametrii hidraulici si la celelalte adancimi. Schimbarea duzelor se efectueaza in momentul extragerii sapei uzate la o adancime apropiata de cea calculata. Adancimile de schimbare a duzelor sunt date de relatiile:3 , 1030510 04 , 73910 3 , 1030389 1250 2310 6 , 1772501H + m 1660 m 6741H < 3 , 1030510 04 , 73910393 , 12 1250 3 , 1030 2310 6 , 1772502H + m 2300 m 25192H > Asadar, pe tot intervalul intre 1660 si 2300 m, debitul va fi dat de relatia:maxQopQminQ