Neft fanlari: Nima uchun juda chuqur quduqlarni burg'ulash shunchalik qiyin?

1-muammo: Ultra chuqur quduqlardagi murakkab bosim tizimlari quduq konstruktsiyasini loyihalashni murakkablashtiradi

Ultra chuqur quduqlar ko'plab geologik shakllanishlarga kirib boradi, juda murakkab va bir-biriga bog'langan g'ovak bosim rejimlariga duch keladi. Yuqori va past bosimli zonalar almashinib turadi, bu esa qatlamning qulashi, tiqilib qolishi, sirkulyatsiyaning yo'qolishi va tepish kabi tez-tez va bir-biriga bog'liq bo'lgan asoratlarga olib keladi. Ultra chuqur qatlamlar uchun burg'ulash ma'lumotlari kam va g'ovak bosimini bashorat qilish uchun mavjud seysmik va logistika ma'lumotlari cheklangan va sifatsiz. Ishonchli ma'lumotlarning yo'qligi, burg'ulash paytida faqat real vaqt rejimida bosim monitoringiga tayanishning cheklovlari bilan birgalikda, tizim bosimini bashorat qilishda jiddiy qiyinchiliklar va past aniqlikka olib keladi. Bu qatlamni baholashda jiddiy xatolarga, qobiqni o'rnatish chuqurligi va burg'ulash suyuqligi zichligini noto'g'ri loyihalashga va quduq qudug'ining jiddiy beqarorlik muammolariga olib keladi. Mavjud texnologiyalar qatlam bosimi va tog' jinslarining mexanik xususiyatlari kabi asosiy parametrlarni aniq bashorat qila olmaydi, bu yuqori noaniqlikni keltirib chiqaradi va quduq osti xavflarini boshqarishni juda qiyinlashtiradi. Amaliy qidiruv va ishlab chiqish ehtiyojlariga asoslanib, quduqni yanada chuqurlashtirish zarur bo'lishi mumkin bo'lgan hollarda, quduq qudug'i tuzilishini loyihalash potentsial xavf zonalarini samarali ravishda ajratish uchun bir yoki ikkita favqulodda qobiq bo'limlarini o'z ichiga olishi kerak, bu esa tegishli xarajatlarni sezilarli darajada oshiradi.

2-vazifa: Juda chuqur quduqlardagi ortiqcha quvur simlari og'irligi xavfsiz quvurlarni ishga tushirishga xalaqit beradi

Ultra chuqur burg'ulash ishlarida sudralib yuruvchi loyqa tosh va yuqori bosimli tuz-gips qatlamlari kabi hosil bo'lishlar yuzaga kelishi mumkin, bu esa korpus deformatsiyasi, qulashi va yorilishi xavfini tug'diradi. Bu xavflar ko'pincha korpus torlarining devor qalinligini oshirish orqali kamaytiriladi. Juda uzun tsementlash qismlari sharoitida quvur torlarining haddan tashqari uzunligi va og'irligi muammolari aniq ko'rinadi. Xususan, korpus torining og'irligi hatto 12000 metrlik burg'ulash moslamasining xavfsiz yuklanish chegarasidan (900 tonna, bu 150 dan 180 gacha bo'lgan kattalar Afrika fillarining umumiy og'irligiga teng) oshib ketishi mumkin. Mavjud burg'ulash moslamalarining ko'tarish quvvati bunday og'ir korpus torlarini normal ravishda to'xtatib turish, asoratlar paytida qoqilish operatsiyalarini bajarish yoki xavfsiz ishlash uchun zarur bo'lgan cho'zilish xavfsizligi chegaralariga erishish uchun yetarli emas.

15 240 metr:2022-yil oktabr oyida ADNOC Yuqori Zakum konidagi UZ-688 gorizontal qudug'i bilan eng chuqur quduq bo'yicha yangi jahon rekordini o'rnatdi va umumiy chuqurlik (o'lchangan chuqurlik) 15 240 metrga yetdi.

3-vazifa: Juda chuqur quduqlardagi qattiq va murakkab qatlamlar togʻ jinslarining samarali yorilishiga va umumiy burgʻulash tezlashishiga toʻsqinlik qiladi

Ultra chuqur quduqlardagi qatlamlar murakkab, yuqori darajada aşındırıcı va burg'ulash qobiliyati past. Burg'ulash qobiliyatini baholashning mavjud usullari yetarli emas va bashoratli aniqlikka ega emas, ayniqsa yangi qidiruv maydonlarida, bu burg'ulash uchlarini ilmiy loyihalash va tanlashga jiddiy to'sqinlik qiladi. Hozirgi vaqtda burg'ulash uchlari va penetratsiya tezligini (ROP) oshirish vositalarining assortimenti cheklangan, qatlamning moslashuvchanligi va ishonchliligi bo'yicha cheklovlar mavjud. Ularning samaradorligi past va yuqori harorat va yuqori bosim (HTHP) sharoitida qiyin qatlamlarda xizmat muddati qisqa. Chuqur va ultra chuqur quduqlarda tog' jinslarini samarali parchalash uchun yangi texnologiyalarni o'rganish zarurati mavjud. Gidravlik va mexanik energiyani uzatish ultra uzun uchastkalarda qiyin, burg'ulash qatori bo'ylab sezilarli ishqalanish bosimi yo'qotishlari mavjud, bu esa uchida quvvat yetarli emasligiga olib keladi va tog' jinslarini parchalashni qiyinlashtiradi.

4-vazifa: Ultra chuqur HTHP sharoitida burg'ulash suyuqligi reologiyasi va quduq barqarorligini saqlash

Ultra chuqur burg'ulash quduq ichidagi harorat 200°C dan yuqori bo'lishiga duch keladi, bu esa burg'ulash suyuqliklarining yuqori haroratga chidamliligi, yuqori zichlik, tuzga chidamlilik va uzoq muddatli barqarorlikka ega bo'lishini talab qiladi. Yuqori haroratlar materialning ishdan chiqishiga olib kelishi mumkin, yuqori bosim reologik nazoratni qiyinlashtiradi, yuqori tuz miqdori tizimning beqarorligini kuchaytiradi va uzoq muddatli foydalanish og'irlik materiallarining cho'kishi xavfini tug'diradi. Ushbu to'rtta funktsional talabning kombinatsiyasi juda katta, deyarli yengib bo'lmaydigan texnik qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. Bundan tashqari, mavjud texnologiyalar ultra issiq qatlamlar nisbatan sovuq burg'ulash suyuqliklariga duch kelganda sovutish natijasida yuzaga keladigan yorilish yoki ekstremal haroratlarda suv faolligining o'zgarishi natijasida kelib chiqadigan quduq qudug'ining beqarorligi kabi muammolarni samarali hal qila olmaydi.

5-muammo: Ultra chuqur HTHP va murakkab bosim sharoitlarida tsement shlamlari va unga bog'liq texnologiyalarning yetarli darajada ishlamasligi

Ultra chuqurlik, yuqori harorat, uzun sementlash qismlari va murakkab bosim tizimlari bilan bog'liq sharoitlar sement shlamining xususiyatlariga, jumladan, suspenziya barqarorligiga, reologiyaga, gaz migratsiyasini boshqarishga va belgilangan sement mustahkamligi barqarorligiga juda yuqori talablar qo'yadi. Suyuqlik yo'qotilishini boshqaruvchi va sekinlashtiruvchi kabi muhim qo'shimchalar ultra yuqori haroratlarda parchalanishi yoki g'ayritabiiy reaksiyaga kirishishi mumkin, bu esa funktsional nosozliklarga va quduq ichidagi jiddiy hodisalarga olib kelishi mumkin. Ultra yuqori haroratli muhit, shuningdek, qo'shimcha tizim va materiallar o'rtasidagi moslikka qat'iy talablar qo'yadi, bu esa sement mustahkamligining pasayishiga yo'l qo'ymaydi.

9396 metr:2023-yilda Tarim neft konining Guole 3C qudug'i Osiyodagi eng chuqur gorizontal quduq (o'lchangan chuqurlik) bo'yicha rekord o'rnatdi.

6-vazifa: Muhim uskunalar va asboblarning bardoshlik chegaralaridan oshib ketadigan HTHP sharoitlari

Ultra chuqur quduqlar 200°C dan yuqori harorat va 175 MPa dan yuqori bosim bilan ekstremal quduq osti sharoitlariga duch keladi (17 500 metr chuqurlikdagi suv bosimiga teng, bu Mariana xandaqining tubidagi bosimdan ancha yuqori). Mavjud quduq osti uskunalarining aksariyati uchun harorat chegarasi taxminan 175°C ni tashkil qiladi. Ultra-HTHP, kislotali muhit va kuchli tebranishlarga ega bo'lgan og'ir ish sharoitlarida asboblar, asboblar va uskunalar ishdan chiqishga moyil. Bunga loy motori statorlaridagi elastomer kauchuklarining shishishi va qarishi va moment zarbasi asboblaridagi muhrlar, MWD/LWD elektron komponentlarining ishlamay qolishi yoki batareyaning ishdan chiqishi va yakunlash asboblarining bosimga chidamliligi yetarli emasligi kiradi, bu esa muhim uskunalar va asboblarni ishdan chiqarishga olib keladi.

7-muammo: Ultra-Deep, HTHP va kichik diametrli quduqlardan yog'och kesish texnologiyasiga yangi talablar

Ultra chuqur quduqlarning chuqurligi joriy ro'yxatga olish ledjerlarining maksimal ish chegarasiga yaqinlashmoqda, bu esa yuqori quvvatli yuk mashinalari, yuqori kuchlanishli kabellar, katta sig'imli barabanlar va yuqori mustahkamlikdagi ko'tarish uskunalarini o'z ichiga olgan energiya tizimlari uchun qiyinchiliklar tug'dirmoqda. Quduq osti HTHP muhiti an'anaviy ultra-HTHP seriyali asboblarning yuqori chegaralariga yaqinlashmoqda. Xalqaro miqyosda bunday sharoitlarda elektr tasvirlash va yadro magnit-rezonansi kabi ixtisoslashgan xizmatlar uchun yetuk vositalar mavjud emas. Harorat va bosim chegaralari tufayli asboblarning ishdan chiqish xavfi yuqori, bu esa muvaffaqiyatsiz yoki sifatsiz ro'yxatga olishlarga olib kelishi mumkin. 13 000 metrlik ultra uzun kabellar ustida signalning susayishi simli ro'yxatga olish uchun telemetriya tizimlariga sezilarli darajada ta'sir qiladi, bu esa barqaror aloqani ta'minlashni qiyinlashtiradi.

8-vazifa: Ekstremal HTHP sharoitlarida xavfsiz va samarali quduq sinovlarini ta'minlash

Gaz bilan to'ldirilgan quduq tubiga asoslangan hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, ultra chuqur quduqlar uchun kutilgan maksimal yopilish bosimi 100 MPa dan oshishi mumkin, ehtimol vodorod sulfidi mavjud bo'lishi mumkin. Keng qo'llaniladigan quduqlarni sinash va yakunlash vositalari odatda 70 MPa va 175°C uchun mo'ljallangan. Ultra chuqur quduqlar uchun ishlab chiqarish sinov simlari nisbatan kichikroq o'lchamlarga ega, ammo yuqori mustahkamlikni talab qiladi. Maxsus materiallar va nostandart quvur dizaynlaridan foydalanish tizimni optimallashtirishni murakkablashtiradi va stress tahlili va tekshirishni juda qiyinlashtiradi. Hozirgi yuqori zichlikdagi quduqlarni sinash suyuqliklari va quduq osti sinov vositalari ultra yuqori haroratli operatsiyalar talablariga javob berishda qiynaladi, bu esa optimal suyuqlik tizimlari va vositalarini tanlashni qiyinlashtiradi.