hrvatski

Nova metoda zatvaranja pukotina i kaverni u Dinaridima

Uspješno bušenje, odnosno izgradnja dubokih bušotina u kavernoznim i raspucanim naslagama stijena u kojima se gube kapljevine ovisi, pored ostalog, o saniranju dotočnih gubitaka. Ti su gubici u priobalnom području najčešće u direktnoj vezi s morem, odnosno, u najtješnjoj su vezi s hidrogeologijom. Izrađeni kanal bušotine u takvim stijenama omogućuje uspostavljanje sustava dvojnih ili spojenih posuda. Pokatkad će kanal bušotine biti samo pridodan već najvjerojatnije postojećem prirodnom sustavu spojenih posuda, pri čemu je moguće uspostavljanje novih i najrazličitijih podzemnih komunikacija. Svaka, pa i neznatna, promjena hidrostatske ravnoteže unutar toga podzemnog sustava spojenih posuda izazvat će balans vodenih masa koje će se kretati najkraćim putovima u ovisnosti o hidrauličkim otporima. Ta kretanja vodenih masa odvijat će se u smjeru uravnotežavanja ukupnog sustava spojenih posuda, i to duž najpodobnijih pukotina. Intenzitet gubljenja kapljevina tokom bušenja i ispiranja u kavernoznim i raspucanim naslagama stijena ovisit će o razmjeru komunikacija, to jest, o njihovoj duljini i veličini njihova profila, o odnosima veličina hidrauličkih otpora pripadajućih raspoređenim tokovima kapljevine. Tako će pod uvjetima bušenja u Dinaridima, gdje se ispiranje obavlja morskom vodom, uspostavljanje cirkulacije na ušću bušotine i dotočne količine vode biti ovisni o razlici između dinamičke razine vode pri konkretnom kapacitetu ispiranja i statičke razine vode dotočnog sustava spojenih posuda. Što će pri stanovitom kapacitetu sisaljki ta razlika između dinamičke i statičke razine vode, u odnosu na položaj izlaza kod ušća bušotine, biti veća, to će i dotočne količine vode biti veće. U slučaju da se ni uz maksimalne radne kapacitete sisaljki za ispiranje bušotina ne postigne cirkulacija, tada se radi o potpunim gubicima vode koju utiskujemo u bušaće alatke. Pri tome se sva kinetička energija troši na uravnotežavanje sustava spojenih posuda, po čijim se komunikacijama odvijaju tokovi koji su izvan domašaja bilo kakve kontrole za vrijeme procesa bušenja. Pri takvim će uvjetima djelovati prirodno uravnotežavanje uspostavljenim tokovima podzemnog sustava spojenih posuda, i to po vladajućim zakonima hidromehanike. Tako će i rezultati radova (cementiranja kolona zaštitnih cijevi, zatvaranje kaverni i pukotina postavljanjem cementnih mostova i dr.), koje izvodimo u bušotinama s takvim hidrogeološkim svojstvima naslaga stijena, biti podređeni hidromehaničkim efektima. Postavljanjem cementnih barijera unutar takvog otvorenog sustava spojenih posuda u pukotinama i kavernama na dosadašnji način, narušava se prirodna ravnoteža hidrostatskih tlakova, što dovodi do pokretanja kapljevina u smjeru stabiliziranja podzemnog sustava spojenih posuda. Ova potencijalna energetska razlika unutar sustava spojnih posuda (razlika u hidrostatskim tlakovima), koja pri dosadašnjem načinu postavljanja cementnih barijera ne daje povoljne i precizne rezultate, upravo omogućuje stvaranje najpovoljnijih uvjeta pod kojima će biti moguće postizati željene ciljeve uz potpunu tehničku kontrolu. Pri tome će postavljanjem cementnih barijera u pukotinama i kavernama u smjeru hidrostatskog gradijenta biti riješen utjecaj balansa kapljevitih masa, kompresibilnosti i elastičnosti ukupnog sustava spojenih posuda. Pri bušenju kroz raspucane i kavernozne naslage stijena u kojima se gube kapljevine, odnosno gdje postoji sustav spojenih posuda „ kanal bušotine – more“ , dosadašnji problem sigurnog stvaranja cementnih barijera u dotočnim komunikacijama koji postoji, riješit ćemo uz upotrebu neiscrpne potencijalne energije mora. Stvaranjem uvjeta za „ tehničku plimu“ morske vode u kanal bušotine, u mogućnosti smo da ušće bušotine dovedemo u više stanje po tlaku. To ćemo stanje stvorene „ tehničke plime“ iskoristiti za postavljanje cementnih barijera u komunikacijama sustava spojenih posuda „ kanal bušotine – more“ , pri čemu se u trenutku završetka operacije mora postići stanje „ tehničke oseke“ morske vode u kanalu bušotine. Posve je razumljivo da se u ciklusu prikazanom na slici 1, od stanja „ a“ do stanja „ b“ (“ tehnička plima“ ) očituje veličina hidrostatskog gradijenta (+ Δ p ) energije mora, dok se od stanja „ b“ do stanja „ c“ (“ tehnička oseka“ ) očituje veličina hidrostatskog gradijenta (- Δ p) energije mora na ušću bušotine. Slika 1. Tehnička „ plima-oseka“ mora Oznake na slici 1 imaju značenje: „ a1“ – udaljenost ušća od razine mora u kanalu bušotine, „ a“ - trenutak „ tehničke plime“ kad je manometarski tlak na ušću bušotine pm = 0, „ b“ – trenutak „ tehničke plime“ kad manometarski tlak na ušću bušotine ima točno zahtijevanu vrijednost pm = K, „ c“ – trenutak „ tehničke oseke“ kad manometarski tlak na završetku postavljanja cementne barijere u komunikaciji, ima vrijednost pm = 0, odnosno to je trenutak uravnoteženja sustava spojenih posuda „ kanal bušotine – more“ , t1, t2 i t3 znače vremena u kojima su izvedeni pojedini zahvati u primjeni razmatrane metode. Uzmimo da lokacija neke bušotine, odnosno njezino ušće u priobalnom području mora ima nadmorsku visinu Z metara. Statička razina morske vode u kanalu bušotine udaljena je također Z metara od njezina ušća, što upućuje na zaključak da se radi o sustavu spojenih posuda „ kanal bušotine – more“ . Uspijemo li tu statičku razinu vode u kanalu bušotine podići po volji visoko iznad razine mora, stvorit ćemo uvjete da u smjeru hidrostatskog gradijenta pritiska mora pratimo sve promjene koje će se zbivati tokom izvođenja operacije. Pri tome pritisak sa strane mora djeluje u pravcu eruptiranja iz bušotine kroz prostor iza bušaćih alatki (prstenasti prostor je zatvoren preventerom!), dok će hidrostatski tlak od težine stupaca u alatkama i tlak protiskivanja cementne kaše određene za zatvaranje pukotina i kaverni djelovati suprotno pritisku mora. Rezultantni tlak tokom operacije indicirat će se na manometru prstenastog prostora postavljenog na ušću bušotine. Na samom završetku operacije, uz točan proračun obujma cementne kaše i hidrostatske visine njezina stupca koji želimo zadržati u kanalu bušotine nasuprot kaverni ili pukotini, ili iznad njih, dakle u trenutku završetka postavljanja cementne barijere u komunikaciji, nastupit će hidrostatska ravnoteža u sustavu spojenih posuda, pa će i cementna kaša ostati i očvrsnuti na željenom mjestu. Za uspješno zatvaranje kaverni i pukotina primjenom nove metode, posebno će značajnu ulogu imati točno proračunana dubina na kojoj će se nalaziti protupovratni ventil na dnu bušaćih alatki. „ Tehničku plimu“ morske vode u kanal bušotine ostvarit ćemo na taj način, što ćemo u prstenasti prostor kroz ušće bušotine utisnuti točno proračunan obujam nafte. Veličina tog obujma ovisit će o udaljenosti statičke razine morske vode (Z) u kanalu bušotine, o veličini prstenastog prostora, o razlici između specifičnih težina morske vode i nafte, te konačno o potrebnoj veličini manometarskog tlaka za predstojeću konkretnu operaciju. „ Tehničku oseku“ u sustavu spojenih posuda „ kanal bušotine – more“ , ostvarit ćemo postavljanjem protupovratnog ventila na dnu alatki na točno proračunanoj dubini, te ispravnim vođenjem operacije po utvrđenom programu sve do trenutka postizanja stanja „ tehnička oseka“ , kada je i postavljanje cementne barijere na željenom mjestu završeno. Daljnji zahvati nakon toga imat će samo preventivan karakter. Zaključak: Primjenom nove metode postiže se: 1. ostvarivanje cementnih barijera na posve određenom mjestu u kanalu bušotine, odnosno u komunikacijama, obavlja se uz mogućnost potpune kontrole ; 2. eliminiranje balansa kapljevina u sustavu spojenih posuda „ kanal bušotine – more“ ; 3. eliminiranje prirodnih tokova vodenih masa unutar sustava spojenih posuda ; 4. proces izvođenja operacije od stanja „ b“ (“ tehnička plima“ ) do stanja „ c“ (“ tehnička oseka“ ), odvija se po definiranoj komunikaciji, pri čemu na manometru rezultiraju oni tlakovi čija je veličina ovisna o poznatim elementima (pm, h , režim izvođenja operacije) ; 5. uvođenjem vremenskog diskontinuiteta vezanja cementa unutar proračunanog obujma cementne kaše, onemogućeno je unutarnje kretanje kapljevitih masa, te stvaranje čvrstih barijera u komunikacijama postaje sigurno ; 6. eliminiranje utjecaja kompresibilnosti kapljevina. Za uspješnu primjenu nove metode otklanjanja gubitaka kapljevina u propusnim i raspucanim naslagama stijena (pukotine, kaverne) pretpostavljaju se ovi zahtjevi: 1. zatvaranje kaverni i pukotina obavljalo bi se sukcesivno slijedom bušenja ; 2. korektna tehnička dokumentacija o pojavama gubitaka kapljevina, te posebno o njihovoj naravi/propad alatki, nagli gubitak i dr ; 3. korektna tehnička oprema ušća bušotine ; 4. bušaće šipke ne smiju imati oštećenja ; 5. potreban je dodatni spremnik za naftu (rezervoar ili cisterna) obujma oko 10 m3 ; ta bi se nafta upotrebljavala za svaku operaciju zatvaranja komunikacija tokom bušenja ; 6. jedan protupovratni ventil za bušaće šipke, čija bi primjena ovisila o konkretnom slučaju zatvaranja kaverni ; 7. precizno baždaren manometar za indiciranje promjena tlakova u niskom području (do 50 kp/cm2) ; 8. opskrbljenost s potrebnom količinom slatke vode, i 9. kontinuiran proces izvođenja operacije.

karbonatne stijene ; rasjedi ; kaverne ; spojene posude ; potpuni gubici cirkulacije

Ovo originalno tehničko rješenje je objavljeno post-humno, a rad su pripremili i uredili za objavljivanje Haris Ibrahimpašić i Božidar Omrčen