Мұнай ғылымы: Неліктен аса терең ұңғымаларды бұрғылау соншалықты қиын?

1-тапсырма: Өте терең ұңғымалардағы күрделі қысым жүйелері ұңғыма құрылымын жобалауды қиындатады

Өте терең ұңғымалар көптеген геологиялық формацияларға еніп, өте күрделі және өзара байланысты кеуек қысым режимдеріне тап болады. Жоғары қысымды және төмен қысымды аймақтар кезектесіп отырады, бұл формацияның құлауы, құбырдың тұрып қалуы, айналымның жоғалуы және соққылар сияқты жиі және өзара байланысты асқынуларға әкеледі. Өте терең формацияларға арналған бұрғылау деректерінің тапшылығы бар, ал кеуек қысымын болжауға арналған қолжетімді сейсмикалық және каротаждық деректер шектеулі және сапасыз. Сенімді анықтамалық деректердің болмауы, бұрғылау кезінде тек нақты уақыт режиміндегі қысымды бақылауға сүйенудің шектеулерімен қатар, жүйе қысымын болжауда айтарлықтай қиындықтар мен төмен дәлдікке әкеледі. Бұл формацияны бағалауда елеулі қателіктерге, құбырларды орнату тереңдігін және бұрғылау сұйықтығының тығыздығын дұрыс емес жобалауға және ұңғыма діңінің тұрақсыздығының күрделі мәселелеріне әкеледі. Қазіргі технологиялар формация қысымы және тау жыныстарының механикалық қасиеттері сияқты негізгі параметрлерді дәл болжай алмайды, бұл жоғары белгісіздік тудырады және ұңғыма түбіндегі тәуекелдерді басқаруды өте қиын етеді. Ұңғыманы одан әрі тереңдету қажет болуы мүмкін практикалық барлау және игеру қажеттіліктеріне сүйене отырып, ұңғыма құрылымының дизайны ықтимал тәуекел аймақтарын тиімді оқшаулау үшін бір немесе екі күтпеген құбыр секциясын қамтуы керек, бұл байланысты шығындарды айтарлықтай арттырады.

2-ші сынақ: Өте терең ұңғымалардағы құбыр тізбегінің шамадан тыс салмағы құбырларды қауіпсіз пайдалану жұмыстарына кедергі келтіреді

Өте терең бұрғылау кезінде жылжымалы балшық тастары және жоғары қысымды тұз-гипс қабаттары сияқты түзілімдер пайда болуы мүмкін, бұл корпустың деформациясы, құлауы және жарылу қаупін тудырады. Бұл қауіптер көбінесе корпус колонналарының қабырға қалыңдығын арттыру арқылы азайтылады. Цементтеу бөліктері өте ұзын болған жағдайда құбыр колонналарының шамадан тыс ұзындығы мен салмағы мәселелері айқын көрінеді. Атап айтқанда, корпус колоннасының салмағы тіпті 12 000 метрлік бұрғылау қондырғысының қауіпсіз жүктеме шегінен асып кетуі мүмкін (900 тонна, бұл 150-ден 180-ге дейінгі ересек африкалық пілдің жалпы салмағына тең). Қолданыстағы бұрғылау қондырғыларының көтеру қабілеті мұндай ауыр корпус колонналарын қалыпты түрде іліп қоюға, асқынулар кезінде түсіру операцияларын жүргізуге немесе қауіпсіз жұмыс істеу үшін қажетті созылу қауіпсіздігі шегіне жетуге жеткіліксіз.

15 240 метр:2022 жылдың қазан айында ADNOC Жоғарғы Зақұм кен орнындағы UZ-688 көлденең ұңғымасымен ең терең ұңғыма бойынша жаңа әлемдік рекорд орнатты, жалпы тереңдігі (өлшенген тереңдігі) 15 240 метрге жетті.

3-тапсырма: Өте терең ұңғымалардағы қатты және күрделі формациялар тау жыныстарының тиімді бұзылуына және жалпы бұрғылау үдеуіне кедергі келтіреді

Өте терең ұңғымалардағы қабаттар күрделі, өте абразивті және бұрғылау қабілеті нашар. Бұрғылау қабілетін бағалаудың қолданыстағы әдістері жеткіліксіз және болжамдық дәлдікке ие емес, әсіресе жаңа барлау аумақтарында, бұл бұрғылау қашауларын ғылыми жобалау мен таңдауға кедергі келтіреді. Бұрғылау қашаулары мен ену жылдамдығын (ROP) жақсарту құралдарының қазіргі түрлері шектеулі, қабаттың бейімделуі мен сенімділігіне шектеулер бар. Олардың тиімділігі төмен, ал жоғары температура мен жоғары қысым (HTHP) жағдайындағы қиын қабаттарда қызмет ету мерзімі қысқа. Терең және өте терең ұңғымаларда тау жыныстарын тиімді бұзудың жаңа технологияларын зерттеу қажеттілігі туындайды. Гидравликалық және механикалық энергияны беру өте ұзын учаскелерде қиын, бұрғылау колонкасы бойымен үйкеліс қысымының айтарлықтай жоғалуы байқалады, бұл қашаудағы қуаттың жеткіліксіздігіне әкеледі және тау жыныстарын бұзуды қиындатады.

4-тапсырма: Ультра терең HTHP жағдайларында бұрғылау сұйықтығының реологиясын және ұңғыма ұңғымасының тұрақтылығын сақтау

Ультра терең бұрғылау 200°C-тан асатын ұңғыма температурасына тап болады, бұл бұрғылау сұйықтықтарының жоғары температураға төзімділігін, жоғары тығыздығын, тұзға төзімділігін және ұзақ мерзімді тұрақтылығын талап етеді. Жоғары температура материалдың істен шығуына әкелуі мүмкін, жоғары қысым реологиялық бақылауды қиындатады, тұздың жоғары мөлшері жүйенің тұрақсыздығын күшейтеді, ал ұзақ уақыт пайдалану ауырлататын материалдардың салбырау қаупін тудырады. Осы төрт функционалдық талаптың үйлесімі үлкен, еңсерілмейтін техникалық қиындықтарды тудырады. Сонымен қатар, қолданыстағы технологиялар ультра ыстық қабаттар салыстырмалы түрде салқын бұрғылау сұйықтықтарымен кездескенде салқындатудан туындаған сыну немесе экстремалды температура кезінде су белсенділігінің өзгеруінен туындаған ұңғыма діңінің тұрақсыздығы сияқты мәселелерді тиімді шеше алмайды.

5-ші қиындық: Цемент ерітінділерінің және онымен байланысты технологиялардың аса терең HTHP және күрделі қысым жағдайларында жеткіліксіз өнімділігі

Өте терең, жоғары температуралы, ұзын цементтеу секциялары және күрделі қысым жүйелері бар жағдайлар цемент ерітіндісінің қасиеттеріне, соның ішінде суспензия тұрақтылығына, реологиясына, газ миграциясын бақылауға және цементтің беріктігінің тұрақтылығына өте жоғары талаптар қояды. Сұйықтықтың жоғалуын реттегіштер мен баяулатқыштар сияқты маңызды қоспалар өте жоғары температурада ыдырауы немесе қалыптан тыс реакцияға түсуі мүмкін, бұл функционалдық ақауларға және ұңғымадағы ауыр оқиғаларға әкелуі мүмкін. Өте жоғары температуралы орта сонымен қатар цемент беріктігінің кері кетуіне жол бермейтін қоспа жүйесі мен материалдар арасындағы үйлесімділікке қатаң талаптар қояды.

9 396 метр:2023 жылы Тарим мұнай кен орнының Гуоле 3C ұңғымасы Азиядағы ең терең көлденең ұңғыма (өлшенген тереңдік) бойынша рекорд орнатты.

6-тапсырма: Маңызды жабдықтар мен құралдардың төзімділік шегінен асатын HTHP жағдайлары

Өте терең ұңғымалар температурасы 200°C-тан асатын және қысымы 175 МПа-дан асатын (17 500 метр тереңдіктегі су қысымына баламалы, Мариана траншеясының түбіндегіден әлдеқайда асатын) экстремалды ұңғыма жағдайларына тап болады. Қолданыстағы ұңғыма жабдықтарының көпшілігі үшін температура шегі шамамен 175°C құрайды. Ультра-HTHP, қышқыл орта және күшті дірілдермен сипатталатын қатал жұмыс жағдайларында құралдар, аспаптар мен жабдықтар істен шығуға бейім. Оларға балшық қозғалтқышының статорларындағы эластомер каучуктарының ісінуі және ескіруі, момент соққысы құралдарының тығыздағыштары, MWD/LWD электрондық компоненттерінің дұрыс жұмыс істемеуі немесе батареяның істен шығуы және аяқтау құралдарының қысымға төзімділігінің жеткіліксіздігі жатады, бұл маңызды жабдықтар мен құралдарды жұмыс істемейтін етеді.

7-ші сынақ: Ультра терең, HTHP және шағын диаметрлі ұңғымалардағы каротаж технологиясына қойылатын жаңа талаптар

Ультра терең ұңғымалардың тереңдігі ағымдағы каротаж лебедкаларының максималды пайдалану шегіне жақындап келеді, бұл жоғары қуатты жүк көліктерін, жоғары кернеулі кабельдерді, үлкен сыйымдылықты барабандарды және жоғары беріктіктегі көтергіш жабдықтарды қамтитын энергетикалық жүйелерге қиындықтар туғызуда. Ұңғыма астындағы HTHP ортасы дәстүрлі ультра-HTHP сериялы аспаптардың жоғарғы шегіне жақындап келеді. Халықаралық деңгейде мұндай жағдайларда электрлік бейнелеу және ядролық магниттік резонанс сияқты мамандандырылған қызметтерге арналған жетілген құралдар жоқ. Температура мен қысым шектеулеріне байланысты құралдардың істен шығу қаупі жоғары, бұл сәтсіз немесе сапасыз каротаждарға әкелуі мүмкін. 13 000 метрлік ультра ұзын кабельдерден сигналдың әлсіреуі сымдық каротаж үшін телеметрия жүйелеріне айтарлықтай әсер етеді, бұл тұрақты байланысты қамтамасыз етуді қиындатады.

8-тапсырма: Төтенше HTHP жағдайларында қауіпсіз және тиімді ұңғымаларды сынауды қамтамасыз ету

Газбен толтырылған ұңғыма оқпанына негізделген есептеулер аса терең ұңғымалар үшін күтілетін ең жоғары жабылу қысымы 100 МПа-дан асуы мүмкін екенін көрсетеді, бұл күкіртсутектің болуы мүмкін. Кеңінен қолданылатын ұңғымаларды сынау және аяқтау құралдары әдетте 70 МПа және 175°C температураға есептелген. Өте терең ұңғымаларға арналған өндірістік сынақ тізбектерінің өлшемдері салыстырмалы түрде кішірек, бірақ жоғары беріктік талап етеді. Арнайы материалдарды және стандартты емес құбыр конструкцияларын пайдалану жүйені оңтайландыруды қиындатады және кернеуді талдау мен тексеруді өте қиын етеді. Қазіргі жоғары тығыздықтағы ұңғымаларды сынау сұйықтықтары мен ұңғыма астындағы сынау құралдары аса жоғары температуралық операциялардың талаптарына сай келмейді, бұл оңтайлы сұйықтық жүйелері мен құралдарын таңдауды қиындатады.