Наука о нафти: Зашто је тако тешко бушити ултрадубоке бушотине?

Изазов 1: Сложени системи притиска у ултрадубоким бушотинама компликују пројектовање структуре бушотине

Ултрадубоке бушотине продиру кроз бројне геолошке формације, сусрећући се са веома сложеним и испреплетеним режимима порног притиска. Зоне високог и ниског притиска се смењују, што доводи до честих и испреплетених компликација као што су урушавање формације, заглављивање цеви, губитак циркулације и ударци. Постоји оскудица података о бушењу за ултрадубоке формације, а доступни сеизмички и каротажни подаци за предвиђање порног притиска су ограничени и лошег квалитета. Недостатак поузданих референтних података, заједно са ограничењима ослањања искључиво на праћење притиска у реалном времену током бушења, доводи до значајних потешкоћа и ниске тачности у предвиђању системских притисака. То доводи до значајних грешака у процени формације, неодговарајућег пројектовања дубина постављања црева и густина флуида за бушење, као и озбиљних проблема са нестабилношћу бушотине. Тренутне технологије не могу прецизно предвидети кључне параметре попут притиска у формацији и механичких својстава стена, што ствара велику несигурност и чини управљање ризиком у бушотини изузетно изазовним. На основу практичних потреба истраживања и развоја, где би даље продубљивање бушотине могло бити неопходно, пројектовање структуре бушотине мора да укључи један или два резервна дела црева како би се ефикасно изоловале потенцијалне зоне ризика, значајно повећавајући повезане трошкове.

Изазов 2: Прекомерна тежина цеви у ултрадубоким бушотинама омета безбедно покретање кућишта

Ултрадубоко бушење може наићи на формације као што су пузећи муљ и слојеви соли и гипса под високим притиском, што представља ризик од деформације, колапса и пуцања облоге. Ови ризици се често ублажавају повећањем дебљине зида облоге. У условима изузетно дугих цементних деоница, проблеми прекомерне дужине и тежине облоге постају изражени. Конкретно, тежина облоге може премашити безбедну границу оптерећења чак и платформе за бушење од 12.000 метара (900 тона, што је еквивалентно комбинованој тежини од 150 до 180 одраслих афричких слонова). Капацитет подизања постојећих платформи није довољан да нормално обузда тако тешке облоге, а камоли да се носи са операцијама окретања током компликација или да се испуне потребне маргине затезне сигурности за безбедан рад.

15.240 метара:У октобру 2022. године, ADNOC је поставио нови светски рекорд за најдубљу бушотину својом хоризонталном бушотином UZ-688 у пољу Горњи Закум, достигавши укупну дубину (измерену дубину) од 15.240 метара.

Изазов 3: Тврде и сложене формације у ултрадубоким бушотинама ометају ефикасно разбијање стена и укупно убрзање бушења

Формације у ултрадубоким бушотинама су сложене, веома абразивне и имају лошу бушљивост. Постојеће методе за процену бушљивости су неадекватне и недостаје им предиктивна тачност, посебно у новим истраживачким подручјима, што озбиљно отежава научни дизајн и избор бушаћих бургија. Тренутни асортиман бушаћих бургија и алата за побољшање брзине продирања (ROP) је ограничен, са ограничењима у погледу прилагодљивости и поузданости формације. Њихова ефикасност је лоша, а век трајања је кратак у захтевним формацијама под условима високе температуре и високог притиска (HTHP). Постоји хитна потреба за истраживањем нових технологија за ефикасно разбијање стена у дубоким и ултрадубоким бушотинама. Пренос хидрауличне и механичке енергије је изазован на ултрадугим деоницама, са значајним губицима притиска трења дуж бушаће колоне, што резултира недовољном снагом на бургији и отежава разбијање стена.

Изазов 4: Одржавање реологије флуида за бушење и стабилности бушотине под ултрадубоким HTHP условима

Ултрадубоко бушење се суочава са температурама у бушотини које прелазе 200°C, што захтева да флуиди за бушење поседују отпорност на високе температуре, високу густину, толеранцију на со и дугорочну стабилност. Високе температуре могу проузроковати ломљење материјала, висок притисак отежава реолошку контролу, висок садржај соли погоршава нестабилност система, а продужени рад ризикује спуштање материјала за тежину. Комбинација ова четири функционална захтева представља огромне, готово непремостиве техничке изазове. Штавише, постојеће технологије не могу ефикасно да реше проблеме као што су фрактурирање изазвано хлађењем када ултра-вруће формације наилазе на релативно хладније флуиде за бушење, или нестабилност бушотине узрокована променама активности воде под екстремним температурама.

Изазов 5: Неадекватне перформансе цементних каша и повезаних технологија под ултрадубоким HTHP и условима сложеног притиска

Услови који укључују ултрадубине, високе температуре, дугачке цементационе секције и сложене системе притиска намећу изузетно високе захтеве на својства цементне каше, укључујући стабилност суспензије, реологију, контролу миграције гаса и стабилност чврстоће цемента. Критични адитиви као што су контролори губитка флуида и успораватељи могу се разградити или реаговати абнормално под ултрависоким температурама, што доводи до функционалног квара и потенцијално озбиљних инцидената у бушотини. Окружење ултра високих температура такође поставља строге захтеве на компатибилност између система адитива и материјала који спречавају ретроградњу чврстоће цемента.

9.396 метара:Године 2023, бушотина Гуоле 3Ц нафтног поља Тарим поставила је рекорд за најдубљу хоризонталну бушотину у Азији (измерена дубина).

Изазов 6: Услови високотемпературног напрезања који прелазе границе толеранције критичне опреме и алата

Ултрадубоке бушотине се суочавају са екстремним условима у бушотинама са температурама које прелазе 200°C и притисцима преко 175 MPa (што је еквивалентно притиску воде на дубини од 17.500 метара, што далеко премашује оно на дну Маријанског рова). Температурно ограничење за већину постојеће опреме у бушотинама је око 175°C. У тешким условима рада, укључујући ултра-HTHP, киселу средину и јаке вибрације, алати, инструменти и опрема су склони кваровима. То укључује бубрење и старење еластомерних гума у ​​статорима блатних мотора и заптивкама у алатима за ударни обртни момент, квар или квар батерије електронских компоненти MWD/LWD и недовољну отпорност алата за завршну обраду на притисак, што чини критичну опрему и алате неупотребљивим.

Изазов 7: Нови захтеви за технологијом каротаже из ултрадубоких, високотемпературних и бушотина малог пречника

Дубина ултрадубоких бушотина приближава се максималној оперативној граници тренутних каротажних витлова, што представља изазов за енергетске системе који укључују виљушкарце велике снаге, каблове високог напона, бубњеве великог капацитета и опрему за дизање велике чврстоће. HTHP окружење у бушотинама приближава се горњим границама конвенционалних инструмената серије ултра-HTHP. На међународном нивоу, не постоје зрели алати за специјализоване услуге попут електричног снимања и нуклеарне магнетне резонанце у таквим условима. Ризик од квара алата због ограничења температуре и притиска је висок, што доводи до потенцијално неуспешних или неквалитетних каротажа. Слабљење сигнала преко ултрадугих каблова од 13.000 метара значајно утиче на телеметријске системе за жичано каротажа, што отежава обезбеђивање стабилне комуникације.

Изазов 8: Обезбеђивање безбедног и ефикасног испитивања бушотина у екстремним условима високог термичког избацивања (HTHP)

Прорачуни засновани на бушотини испуњеној гасом показују да максимални очекивани притисак при затварању главе бушотине за ултрадубоке бушотине може прећи 100 MPa, потенцијално уз присуство водоник-сулфида. Широко коришћени алати за испитивање и завршавање бушотина обично су предвиђени за 70 MPa и 175°C. Производне испитне колоне за ултрадубоке бушотине имају релативно мање димензије, али захтевају велику чврстоћу. Употреба посебних материјала и нестандардних дизајна цеви компликује оптимизацију система и чини анализу и верификацију напона веома изазовном. Тренутни флуиди за испитивање бушотина високе густине и алати за испитивање у бушотинама тешко задовољавају захтеве рада на ултрависоким температурама, што отежава избор оптималних система флуида и алата.