Наука за нафта: Зошто ултрадлабоките бунари се толку тешки за дупчење?

Предизвик 1: Комплексните системи за притисок во ултрадлабоки бунари го комплицираат дизајнот на структурата на бунарот

Ултрадлабоките бунари продираат во бројни геолошки формации, наидувајќи на многу сложени и испреплетени режими на притисок на порите. Зоните со висок и низок притисок се менуваат, што доведува до чести и испреплетени компликации како што се колапс на формацијата, заглавување на цевката, губење на циркулацијата и удари. Постои недостиг на податоци за дупчење за ултрадлабоки формации, а достапните сеизмички и податоци за евидентирање за предвидување на притисокот на порите се ограничени и со слаб квалитет. Недостатокот на сигурни референтни податоци, заедно со ограничувањата на потпирањето исклучиво на следење на притисокот во реално време за време на дупчењето, резултира со значителни тешкотии и ниска точност во предвидувањето на притисоците во системот. Ова доведува до значителни грешки во евалуацијата на формациите, несоодветен дизајн на длабочините на поставувањето на обвивката и густината на течноста за дупчење и сериозни проблеми со нестабилноста на бунарот. Сегашните технологии не можат точно да ги предвидат клучните параметри како што се притисокот на формацијата и механичките својства на карпата, создавајќи голема неизвесност и правејќи го управувањето со ризиците во дупчењето исклучително предизвикувачко. Врз основа на практичните потреби за истражување и развој, каде што може да биде потребно понатамошно продлабочување на бунарот, дизајнот на структурата на бунарот мора да вклучува еден или два делови за обвивка за непредвидени ситуации за ефикасно изолирање на потенцијалните ризични зони, значително зголемувајќи ги поврзаните трошоци.

Предизвик 2: Прекумерната тежина на цевките во ултрадлабоки бунари го попречува безбедното работење на обвивката

Ултрадлабокото дупчење може да наиде на формации како што се ползечки каллив камен и слоеви од солен гипс под висок притисок, што претставува ризик од деформација, колапс и кинење на обвивката. Овие ризици често се ублажуваат со зголемување на дебелината на ѕидот на низите на обвивката. Во услови на екстремно долги цементирачки делови, проблемите со прекумерната должина и тежина на низите на цевките стануваат изразени. Поточно, тежината на низата на обвивката може да ја надмине безбедното ограничување на оптоварување дури и за платформа од 12.000 метри (900 тони, што е еквивалентно на комбинираната тежина од 150 до 180 возрасни африкански слонови). Капацитетот за кревање на постојните платформи е недоволен за нормално закачување на такви тешки низи на обвивката, а камоли за справување со операции на исклучување за време на компликации или исполнување на потребните маржи на безбедност на истегнување за безбедно работење.

15.240 метри:Во октомври 2022 година, ADNOC постави нов светски рекорд за најдлабок бунар со својот хоризонтален бунар UZ-688 во полето Горен Закум, достигнувајќи вкупна длабочина (измерена длабочина) од 15.240 метри.

Предизвик 3: Тврдите и сложените формации во ултрадлабоките бунари го попречуваат ефикасното кршење на карпите и вкупното забрзување на дупчењето

Формациите во ултрадлабоките бунари се сложени, многу абразивни и имаат слаба дупчење. Постоечките методи за евалуација на дупчењето се несоодветни и им недостасува предвидлива точност, особено во новите истражувачки области, што сериозно го попречува научниот дизајн и изборот на дупчалки. Сегашниот асортиман на дупчалки и алатки за подобрување на брзината на пенетрација (ROP) е ограничен, со ограничувања во прилагодливоста и сигурноста на формациите. Нивната ефикасност е слаба, а работниот век е краток во предизвикувачки формации под услови на висока температура и висок притисок (HTHP). Постои итна потреба да се истражат нови технологии за ефикасно кршење на карпи во длабоки и ултрадлабоки бунари. Преносот на хидраулична и механичка енергија е предизвикувачки на ултрадолги делови, со значителни загуби на притисок од триење по должината на низата за дупчење, што резултира со недоволна моќност на дупчалката и го отежнува кршењето на карпите.

Предизвик 4: Одржување на реологијата на флуидот за дупчење и стабилноста на бунарот под услови на ултрадлабоки HTHP

Ултрадлабокото дупчење се соочува со температури во дупчењето над 200°C, што бара течностите за дупчење да поседуваат отпорност на висока температура, висока густина, толеранција на сол и долгорочна стабилност. Високите температури можат да предизвикаат дефект на материјалот, високиот притисок ја отежнува реолошката контрола, високата содржина на сол ја влошува нестабилноста на системот, а продолженото работење ризикува опаѓање на материјалите што ја отежнуваат работата. Комбинацијата од овие четири функционални барања претставува огромни, речиси непремостливи технички предизвици. Понатаму, постојните технологии не можат ефикасно да се справат со проблеми како што се кршење предизвикано од ладење кога ултражешките формации се среќаваат со релативно постудени течности за дупчење или нестабилност на бунарот предизвикана од промени во активноста на водата под екстремни температури.

Предизвик 5: Несоодветни перформанси на цементни кашести смеси и придружни технологии под ултрадлабок HTHP и услови на комплексен притисок

Условите што вклучуваат ултрадлабочини, високи температури, долги цементирачки делови и сложени системи на притисок наметнуваат екстремно високи барања за својствата на цементната каша, вклучувајќи ја стабилноста на суспензијата, реологијата, контролата на миграцијата на гасови и стабилноста на цврстината на цементот. Критичните адитиви како што се контролорите на губење на течности и забавувачите може да се распаднат или да реагираат абнормално под ултра високи температури, што доведува до функционален дефект и потенцијално сериозни инциденти во бушотините. Околината со ултра висока температура, исто така, поставува строги барања за компатибилност помеѓу системот на адитиви и материјалите, спречувајќи ретрогресија на цврстината на цементот.

9.396 метри:Во 2023 година, бунарот Гуоле 3C на „Тарим Оилфилд“ постави рекорд за најдлабок хоризонтален бунар во Азија (измерена длабочина).

Предизвик 6: Услови за HTHP што ги надминуваат границите на толеранција на критична опрема и алатки

Ултрадлабоките бунари се соочуваат со екстремни услови во дупчењето со температури над 200°C и притисоци над 175 MPa (еквивалентно на притисокот на водата на длабочина од 17.500 метри, што далеку го надминува оној на дното на Маријанскиот ров). Ограничувањето на температурата за поголемиот дел од постојната опрема за дупчење е околу 175°C. Под сурови работни услови со ултра-HTHP, кисели средини и силни вибрации, алатите, инструментите и опремата се склони кон дефекти. Тие вклучуваат отекување и стареење на еластомерните гуми во статорите на калливите мотори и заптивките во алатките за ударен момент, дефект или откажување на батеријата на електронските компоненти на MWD/LWD и недоволна отпорност на притисок на алатките за завршување, што ја прави критичната опрема и алатки нефункционални.

Предизвик 7: Нови барања за технологија за сеча од ултрадлабоки, HTHP и бушотини со мал дијаметар

Длабочината на ултра-длабоките бунари се приближува до максималната оперативна граница на тековните витла за евиденција, што претставува предизвик за енергетските системи што вклучуваат камиони со голема моќност, кабли со висок напон, буриња со голем капацитет и опрема за подигнување со голема цврстина. Околината за HTHP во дупчалките се приближува до горните граници на конвенционалните инструменти од серијата ултра-HTHP. На меѓународно ниво, не постојат зрели алатки за специјализирани услуги како што се електрично снимање и нуклеарна магнетна резонанца во такви услови. Ризикот од дефект на алатката поради ограничувањата на температурата и притисокот е висок, што доведува до потенцијално неуспешни или логови со слаб квалитет. Слабеењето на сигналот преку ултра-долги кабли од 13.000 метри значително влијае на телеметриските системи за евиденција на жици, што го отежнува обезбедувањето стабилна комуникација.

Предизвик 8: Обезбедување безбедно и ефикасно тестирање на бунари во екстремни услови на HTHP

Пресметките базирани на бунар исполнет со гас покажуваат дека максималниот очекуван притисок на затворање во главата на бунарот за ултрадлабоки бунари може да надмине 100 MPa, потенцијално со присуство на водород сулфид. Широко користените алатки за тестирање и завршување на бунарите обично се оценети за 70 MPa и 175°C. Производствените жици за тестирање за ултрадлабоки бунари имаат релативно помали димензии, но бараат голема цврстина. Употребата на специјални материјали и нестандардни дизајни на цевки ја комплицира оптимизацијата на системот и ја прави анализата и верификацијата на напрегањата многу предизвикувачки. Сегашните течности за тестирање на бунари со висока густина и алатките за тестирање во дупнатини се борат да ги исполнат барањата за операции на ултра високи температури, што го отежнува изборот на оптимални системи и алатки за флуиди.