ნავთობმცოდნეობა: რატომ არის ულტრაღრმა ჭაბურღილების გაბურღვა ასე რთული?

გამოწვევა 1: ულტრაღრმა ჭაბურღილებში რთული წნევის სისტემები ართულებს ჭაბურღილის სტრუქტურის დიზაინს

ულტრაღრმა ჭაბურღილები აღწევენ მრავალ გეოლოგიურ წარმონაქმნში, სადაც ისინი აწყდებიან უაღრესად რთულ და გადაჯაჭვულ ფორების წნევის რეჟიმებს. მაღალი და დაბალი წნევის ზონები ერთმანეთს ენაცვლებიან, რაც იწვევს ხშირ და გადაჯაჭვულ გართულებებს, როგორიცაა წარმონაქმნის კოლაფსი, მილის გაჭედვა, ცირკულაციის დაკარგვა და რყევები. ულტრაღრმა წარმონაქმნებისთვის ბურღვის მონაცემების სიმწირეა, ხოლო ფორების წნევის პროგნოზირებისთვის ხელმისაწვდომი სეისმური და ჟურნალირების მონაცემები შეზღუდული და დაბალი ხარისხისაა. სანდო საცნობარო მონაცემების ნაკლებობა, ბურღვის დროს მხოლოდ რეალურ დროში წნევის მონიტორინგზე დაყრდნობის შეზღუდვებთან ერთად, იწვევს მნიშვნელოვან სირთულეებს და სისტემის წნევის პროგნოზირების დაბალ სიზუსტეს. ეს იწვევს მნიშვნელოვან შეცდომებს წარმონაქმნის შეფასებაში, გარსაცმის დაყენების სიღრმისა და საბურღი სითხის სიმკვრივის არასათანადო დიზაინს და ჭაბურღილის არასტაბილურობის სერიოზულ პრობლემებს. თანამედროვე ტექნოლოგიებს არ შეუძლიათ ზუსტად იწინასწარმეტყველონ ძირითადი პარამეტრები, როგორიცაა წარმონაქმნის წნევა და ქანების მექანიკური თვისებები, რაც ქმნის მაღალ გაურკვევლობას და ჭაბურღილის რისკების მართვას უკიდურესად რთულს ხდის. პრაქტიკული კვლევისა და განვითარების საჭიროებებიდან გამომდინარე, სადაც შეიძლება საჭირო გახდეს ჭაბურღილის შემდგომი გაღრმავება, ჭაბურღილის სტრუქტურის დიზაინში უნდა იყოს ერთი ან ორი გაუთვალისწინებელი გარსაცმის სექცია პოტენციური რისკის ზონების ეფექტურად იზოლირებისთვის, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის მათთან დაკავშირებულ ხარჯებს.

გამოწვევა 2: ულტრა ღრმა ჭაბურღილებში მილის სიმების ჭარბი წონა ხელს უშლის გარსაცმის უსაფრთხო ექსპლუატაციას

ულტრაღრმა ბურღვისას შეიძლება წარმოიქმნას ისეთი წარმონაქმნები, როგორიცაა მცოცავი თიხის ქვა და მაღალი წნევის მარილი-თაბაშირის ფენები, რაც ქმნის გარსაცმის დეფორმაციის, კოლაფსის და გახეთქვის რისკს. ეს რისკები ხშირად შემსუბუქებულია გარსაცმის ძაფების კედლის სისქის გაზრდით. უკიდურესად გრძელი ცემენტირების მონაკვეთების პირობებში, მილების ძაფების ჭარბი სიგრძისა და წონის პრობლემები მკვეთრად იჩენს თავს. კერძოდ, გარსაცმის ძაფის წონამ შეიძლება გადააჭარბოს 12,000 მეტრიანი დანადგარის უსაფრთხო დატვირთვის ზღვარს (900 ტონა, რაც 150-დან 180 ზრდასრული აფრიკული სპილოს კომბინირებული წონის ექვივალენტურია). არსებული დანადგარების ამწევი უნარი არასაკმარისია ასეთი მძიმე გარსაცმის ძაფების ნორმალურად დასაკიდებლად, რომ აღარაფერი ვთქვათ გართულებების დროს ჩამოვარდნის ოპერაციების შესრულებაზე ან უსაფრთხო მუშაობისთვის საჭირო დაჭიმვის უსაფრთხოების ზღვრების დაკმაყოფილებაზე.

15,240 მეტრი:2022 წლის ოქტომბერში, ADNOC-მა ზემო ზაკუმის საბადოში UZ-688 ჰორიზონტალური ჭაბურღილით ყველაზე ღრმა ჭაბურღილის ახალი მსოფლიო რეკორდი დაამყარა, რომლის საერთო სიღრმე (გაზომილი სიღრმე) 15,240 მეტრს შეადგენდა.

გამოწვევა 3: ულტრაღრმა ჭაბურღილებში მყარი და რთული წარმონაქმნები ხელს უშლის ეფექტურ კლდის მსხვრევას და ბურღვის საერთო აჩქარებას

ულტრაღრმა ჭაბურღილებში წარმოქმნილი წარმონაქმნები რთული, მაღალი აბრაზიულობითა და დაბალი ბურღვის უნარით ხასიათდება. ბურღვის უნარის შეფასების არსებული მეთოდები არასაკმარისია და პროგნოზირების სიზუსტეს მოკლებულია, განსაკუთრებით ახალ საძიებო არეალებში, რაც სერიოზულად აფერხებს ბურღვის ბიტების სამეცნიერო დიზაინსა და შერჩევას. ბურღვის ბიტებისა და შეღწევადობის სიჩქარის (ROP) გამაძლიერებელი ხელსაწყოების ამჟამინდელი ასორტიმენტი შეზღუდულია, რაც შეზღუდვებს ქმნის წარმოქმნის ადაპტირებასა და საიმედოობაზე. მათი ეფექტურობა დაბალია და მომსახურების ვადა მოკლეა მაღალი ტემპერატურისა და მაღალი წნევის (HTHP) პირობებში რთულ წარმონაქმნებში. ღრმა და ულტრაღრმა ჭაბურღილებში ქანების ეფექტური მსხვრევის ახალი ტექნოლოგიების შესწავლის სასწრაფო აუცილებლობაა. ჰიდრავლიკური და მექანიკური ენერგიის გადაცემა რთულია ულტრაგრძელ მონაკვეთებზე, ბურღვის ძაფის გასწვრივ მნიშვნელოვანი ხახუნის წნევის დანაკარგებით, რაც იწვევს ბიტერზე არასაკმარის სიმძლავრეს და ართულებს ქანების მსხვრევას.

გამოწვევა 4: საბურღი სითხის რეოლოგიისა და ჭაბურღილის სტაბილურობის შენარჩუნება ულტრაღრმა HTHP პირობებში

ულტრაღრმა ბურღვის დროს ჭაბურღილის ტემპერატურა 200°C-ზე მეტს აღწევს, რაც მოითხოვს, რომ საბურღი სითხეები ფლობდეს მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობას, მაღალ სიმკვრივეს, მარილისადმი მდგრადობას და ხანგრძლივ სტაბილურობას. მაღალმა ტემპერატურამ შეიძლება გამოიწვიოს მასალის ცვეთა, მაღალი წნევა ართულებს რეოლოგიურ კონტროლს, მარილის მაღალი შემცველობა ამძაფრებს სისტემის არასტაბილურობას, ხოლო ხანგრძლივი ექსპლუატაცია მასალების დატვირთვის რისკს ქმნის. ამ ოთხი ფუნქციური მოთხოვნის კომბინაცია უზარმაზარ, თითქმის გადაულახავ ტექნიკურ გამოწვევებს წარმოშობს. გარდა ამისა, არსებული ტექნოლოგიები ეფექტურად ვერ უმკლავდება ისეთ პრობლემებს, როგორიცაა გაციებით გამოწვეული მოტეხილობა, როდესაც ულტრაცხელი წარმონაქმნები შედარებით გრილ საბურღი სითხეებს ხვდებიან, ან ჭაბურღილის არასტაბილურობა, რომელიც ექსტრემალურ ტემპერატურაზე წყლის აქტივობის ცვლილებებით არის გამოწვეული.

გამოწვევა 5: ცემენტის სუსპენზიების და მათთან დაკავშირებული ტექნოლოგიების არასაკმარისი მუშაობა ულტრაღრმა HTHP-ისა და რთული წნევის პირობებში

ულტრა სიღრმის, მაღალი ტემპერატურის, გრძელი ცემენტირების მონაკვეთებისა და რთული წნევის სისტემების პირობები უკიდურესად მაღალ მოთხოვნებს აწესებს ცემენტის ხსნარის თვისებებზე, მათ შორის სუსპენზიის სტაბილურობაზე, რეოლოგიაზე, აირების მიგრაციის კონტროლსა და ცემენტის სიმტკიცის სტაბილურობაზე. კრიტიკული დანამატები, როგორიცაა სითხის დაკარგვის კონტროლერები და შემაფერხებლები, შეიძლება დაიშალოს ან რეაგირებდეს ულტრამაღალ ტემპერატურაზე, რაც იწვევს ფუნქციურ უკმარისობას და პოტენციურად სერიოზულ ჭაბურღილში მომხდარ ინციდენტებს. ულტრამაღალი ტემპერატურის გარემო ასევე მკაცრ მოთხოვნებს აწესებს დანამატების სისტემასა და მასალებს შორის თავსებადობაზე, რაც ხელს უშლის ცემენტის სიმტკიცის რეტროგრადირებას.

9,396 მეტრი:2023 წელს Tarim Oilfield-ის Guole 3C ჭაბურღილმა აზიაში ყველაზე ღრმა ჰორიზონტალური ჭაბურღილის რეკორდი დაამყარა (გაზომილი სიღრმით).

გამოწვევა 6: HTHP პირობები, რომლებიც აჭარბებენ კრიტიკული აღჭურვილობისა და ხელსაწყოების დასაშვებ ლიმიტებს

ულტრაღრმა ჭაბურღილები ექსტრემალურ პირობებში ხვდება, სადაც ტემპერატურა 200°C-ზე მეტია, ხოლო წნევა 175 მპა-ზე მეტი (რაც 17,500 მეტრის სიღრმეზე წყლის წნევის ექვივალენტურია, რაც გაცილებით აღემატება მარიანას ღრმულის ფსკერზე არსებულ წნევას). არსებული ჭაბურღილების უმეტესობის ტემპერატურის ლიმიტი დაახლოებით 175°C-ია. ულტრა-HTHP-ით, მჟავე გარემოთი და ძლიერი ვიბრაციით გამოწვეულ მკაცრ სამუშაო პირობებში, ხელსაწყოები, ინსტრუმენტები და აღჭურვილობა მიდრეკილია გაუმართაობისკენ. ეს მოიცავს ელასტომერული რეზინების შეშუპებას და დაბერებას ტალახის ძრავის სტატორებსა და ბრუნვის მომენტის დარტყმის ხელსაწყოების დალუქვის საშუალებებში, MWD/LWD ელექტრონული კომპონენტების გაუმართაობას ან ბატარეის გაუმართაობას და დასრულების ხელსაწყოების არასაკმარის წნევის წინააღმდეგობას, რაც კრიტიკულ აღჭურვილობასა და ხელსაწყოებს უმოქმედოს ხდის.

გამოწვევა 7: ულტრაღრმა, მაღალი წნევის და მცირე დიამეტრის ჭაბურღილების ჭაბურღილების ჭრის ტექნოლოგიაზე ახალი მოთხოვნები

ულტრაღრმა ჭაბურღილების სიღრმე უახლოვდება მიმდინარე საჭრელი ჯალამბარების მაქსიმალურ ექსპლუატაციის ზღვარს, რაც პრობლემებს უქმნის ენერგოსისტემებს, რომლებიც მოიცავს მაღალი სიმძლავრის სატვირთო მანქანებს, მაღალი ძაბვის კაბელებს, დიდი ტევადობის დოლებს და მაღალი სიმტკიცის ამწევ აღჭურვილობას. ჭაბურღილის HTHP გარემო უახლოვდება ჩვეულებრივი ულტრა-HTHP სერიის ინსტრუმენტების ზედა ზღვარს. საერთაშორისო დონეზე, ასეთ პირობებში არ არსებობს მოწიფული ინსტრუმენტები სპეციალიზებული სერვისებისთვის, როგორიცაა ელექტრო ვიზუალიზაცია და ბირთვული მაგნიტური რეზონანსი. ტემპერატურისა და წნევის ლიმიტებით გამოწვეული ხელსაწყოს გაუმართაობის რისკი მაღალია, რაც იწვევს პოტენციურად წარუმატებელ ან უხარისხო ჩანაწერებს. 13,000 მეტრიან ულტრაგრძელ კაბელებზე სიგნალის შესუსტება მნიშვნელოვნად მოქმედებს სადენიანი ჩანაწერების ტელემეტრიულ სისტემებზე, რაც ართულებს სტაბილური კომუნიკაციის უზრუნველყოფას.

გამოწვევა 8: ჭაბურღილების უსაფრთხო და ეფექტური ტესტირების უზრუნველყოფა ექსტრემალურ HTHP პირობებში

გაზით სავსე ჭაბურღილის ჭაბურღილის საფუძველზე ჩატარებული გამოთვლები მიუთითებს, რომ ულტრაღრმა ჭაბურღილების მაქსიმალური მოსალოდნელი დახურვის წნევა შეიძლება აღემატებოდეს 100 მპა-ს, შესაძლოა წყალბადის სულფიდის არსებობის შემთხვევაშიც კი. ფართოდ გამოყენებული ჭაბურღილის ტესტირებისა და დასრულების ხელსაწყოები, როგორც წესი, გათვლილია 70 მპა-სა და 175°C-ზე. ულტრაღრმა ჭაბურღილების წარმოების ტესტირების ზოლები შედარებით მცირე ზომისაა, მაგრამ მაღალი სიმტკიცის საჭიროებას წარმოადგენს. სპეციალური მასალებისა და არასტანდარტული მილების დიზაინის გამოყენება ართულებს სისტემის ოპტიმიზაციას და დაძაბულობის ანალიზსა და ვერიფიკაციას ძალიან რთულს ხდის. მაღალი სიმკვრივის ჭაბურღილის ტესტირების სითხეები და ჭაბურღილის ქვევით ტესტირების ხელსაწყოები ვერ აკმაყოფილებენ ულტრამაღალი ტემპერატურის ოპერაციების მოთხოვნებს, რაც ართულებს ოპტიმალური სითხის სისტემებისა და ხელსაწყოების შერჩევას.