Նավթագիտություն. Ինչո՞ւ են գերխորը հորատանցքերը այդքան դժվար հորատել։

Մարտահրավեր 1. Գերխորը հորատանցքերում բարդ ճնշման համակարգերը բարդացնում են հորատանցքի կառուցվածքի նախագծումը

Գերխորը հորատանցքերը թափանցում են բազմաթիվ երկրաբանական կազմավորումների մեջ՝ բախվելով խիստ բարդ և միահյուսված ծակոտիների ճնշման ռեժիմների: Բարձր և ցածր ճնշման գոտիները հերթագայում են, ինչը հանգեցնում է հաճախակի և միահյուսված բարդությունների, ինչպիսիք են կազմավորման փլուզումը, խողովակի խցանումը, շրջանառության կորուստը և ցնցումները: Գերխորը կազմավորումների հորատման տվյալների սակավություն կա, և ծակոտիների ճնշման կանխատեսման համար հասանելի սեյսմիկ և գրանցամատյանային տվյալները սահմանափակ են և ցածր որակի: Հուսալի հղման տվյալների բացակայությունը, զուգորդված հորատման ընթացքում միայն իրական ժամանակի ճնշման մոնիթորինգի վրա հույս դնելու սահմանափակումների հետ, հանգեցնում է զգալի դժվարությունների և համակարգի ճնշումների կանխատեսման ցածր ճշգրտության: Սա հանգեցնում է կազմավորման գնահատման էական սխալների, պատյանների տեղադրման խորությունների և հորատման հեղուկի խտությունների անպատշաճ նախագծման, ինչպես նաև հորատանցքի լուրջ անկայունության խնդիրների: Ներկայիս տեխնոլոգիաները չեն կարող ճշգրիտ կանխատեսել հիմնական պարամետրերը, ինչպիսիք են կազմավորման ճնշումը և ապարների մեխանիկական հատկությունները, ստեղծելով բարձր անորոշություն և հորատանցքի ռիսկերի կառավարումը դարձնելով չափազանց դժվար: Գործնական հետախուզման և զարգացման կարիքների հիման վրա, որտեղ հորատանցքի հետագա խորացումը կարող է անհրաժեշտ լինել, հորատանցքի կառուցվածքի նախագծումը պետք է ներառի մեկ կամ երկու արտակարգ պատյանների հատվածներ՝ պոտենցիալ ռիսկի գոտիները արդյունավետորեն մեկուսացնելու համար, ինչը զգալիորեն կբարձրացնի դրանց հետ կապված ծախսերը:

Խնդիր 2. Խողովակների լարերի չափազանց մեծ քաշը գերխորը հորատանցքերում խոչընդոտում է պատյանների անվտանգ շահագործմանը

Գերխորը հորատման ժամանակ կարող են հանդիպել այնպիսի կազմավորումների, ինչպիսիք են սողացող ցեխաքարը և բարձր ճնշման աղ-գիպսային շերտերը, ինչը կարող է առաջացնել պատյանի դեֆորմացիայի, փլուզման և պատռման ռիսկեր: Այս ռիսկերը հաճախ մեղմացվում են պատյանի լարերի պատերի հաստությունը մեծացնելով: Չափազանց երկար ցեմենտային հատվածների պայմաններում խողովակաշարերի չափազանց երկարության և քաշի հետ կապված խնդիրները դառնում են ավելի ցայտուն: Մասնավորապես, պատյանի լարերի քաշը կարող է գերազանցել նույնիսկ 12,000 մետրանոց հորատման սարքի անվտանգ բեռնման սահմանը (900 տոննա, որը համարժեք է 150-180 չափահաս աֆրիկյան փղերի համակցված քաշին): Գոյություն ունեցող հորատման սարքերի բարձրացման հզորությունը բավարար չէ նման ծանր պատյանի լարերը նորմալ կերպով կախելու համար, առավել ևս՝ բարդությունների ժամանակ անկման գործողությունները կատարելու կամ անվտանգ շահագործման համար անհրաժեշտ ձգողականության անվտանգության սահմանները բավարարելու համար:

15,240 մետր:2022 թվականի հոկտեմբերին ADNOC-ը Վերին Զակում դաշտում իր UZ-688 հորիզոնական հորատանցքով սահմանեց ամենախորը հորատանցքի նոր համաշխարհային ռեկորդ՝ հասնելով 15,240 մետր ընդհանուր խորության (չափված խորության):

Մարտահրավեր 3. Գերխորը հորատանցքերում կարծր և բարդ կազմավորումները խոչընդոտում են արդյունավետ ապարների կոտրմանը և ընդհանուր հորատման արագացմանը

Գերխորը հորատանցքերում առաջացած կազմավորումները բարդ են, խիստ հղկող և ունեն վատ հորատման ունակություն: Հորատման ունակության գնահատման առկա մեթոդները անբավարար են և զուրկ են կանխատեսողական ճշգրտությունից, մասնավորապես նոր հետախուզական տարածքներում, ինչը լրջորեն խոչընդոտում է հորատման գլխիկների գիտական ​​նախագծմանը և ընտրությանը: Հորատման գլխիկների և թափանցման արագության (ROP) բարելավման գործիքների ներկայիս տեսականին սահմանափակ է, ինչը սահմանափակումներ ունի կազմավորման հարմարվողականության և հուսալիության վրա: Դրանց արդյունավետությունը ցածր է, իսկ ծառայության ժամկետը՝ կարճ՝ բարձր ջերմաստիճանի և բարձր ճնշման (HTHP) պայմաններում դժվարին կազմավորումներում: Խորը և գերխորը հորատանցքերում ապարների արդյունավետ կոտրման նոր տեխնոլոգիաներ ուսումնասիրելու հրատապ անհրաժեշտություն կա: Հիդրավլիկ և մեխանիկական էներգիայի փոխանցումը դժվար է գերերկար հատվածներում, հորատման լարի երկայնքով շփման ճնշման զգալի կորուստներով, ինչը հանգեցնում է գլխիկի անբավարար հզորության և ապարների կոտրման դժվարացման:

Մարտահրավեր 4. Հորատման հեղուկի ռեոլոգիայի և հորատանցքի կայունության պահպանումը գերխորը HTHP պայմաններում

Գերխորը հորատման դեպքում ջերմաստիճանը գերազանցում է 200°C-ը, ինչը պահանջում է, որ հորատման հեղուկները ունենան բարձր ջերմաստիճանային դիմադրություն, բարձր խտություն, աղի նկատմամբ դիմադրողականություն և երկարատև կայունություն: Բարձր ջերմաստիճանները կարող են առաջացնել նյութի փչացում, բարձր ճնշումը դժվարացնում է ռեոլոգիական վերահսկողությունը, աղի բարձր պարունակությունը սրում է համակարգի անկայունությունը, իսկ երկարատև շահագործումը վտանգում է նյութերի կշռման թուլացումը: Այս չորս ֆունկցիոնալ պահանջների համադրությունը ներկայացնում է հսկայական, գրեթե անհաղթահարելի տեխնիկական մարտահրավերներ: Ավելին, գոյություն ունեցող տեխնոլոգիաները չեն կարող արդյունավետորեն լուծել այնպիսի խնդիրներ, ինչպիսիք են սառեցման հետևանքով առաջացած կոտրումը, երբ գերտաք կազմավորումները հանդիպում են համեմատաբար ավելի զով հորատման հեղուկների, կամ հորատանցքի անկայունությունը, որն առաջանում է ջրի ակտիվության փոփոխություններից ծայրահեղ ջերմաստիճանների պայմաններում:

Մարտահրավեր 5. Ցեմենտային խառնուրդների և դրանց հետ կապված տեխնոլոգիաների անբավարար արդյունավետությունը գերխորը HTHP-ի և բարդ ճնշման պայմաններում

Գերխորը, բարձր ջերմաստիճանային, երկար ցեմենտային հատվածների և բարդ ճնշման համակարգերի հետ կապված պայմանները չափազանց բարձր պահանջներ են դնում ցեմենտային խառնուրդի հատկությունների վրա, ներառյալ կախույթի կայունությունը, ռեոլոգիան, գազերի միգրացիայի վերահսկումը և ցեմենտի ամրության կայունությունը: Կարևոր հավելումները, ինչպիսիք են հեղուկի կորստի կարգավորիչները և դանդաղեցնողները, կարող են քայքայվել կամ աննորմալ ռեակցիա տալ գերբարձր ջերմաստիճանների տակ, ինչը հանգեցնում է ֆունկցիոնալ խափանումների և հնարավոր լուրջ հորատանցքային միջադեպերի: Գերբարձր ջերմաստիճանային միջավայրը նաև խիստ պահանջներ է դնում հավելանյութերի համակարգի և նյութերի համատեղելիության վրա՝ կանխելով ցեմենտի ամրության հետընթացը:

9,396 մետր:2023 թվականին Tarim Oilfield-ի Guole 3C հորատանցքը սահմանեց Ասիայի ամենախոր հորիզոնական հորատանցքի ռեկորդ (չափված խորությամբ):

Մարտահրավեր 6. HTHP պայմանները գերազանցում են կարևորագույն սարքավորումների և գործիքների թույլատրելի սահմանները

Գերխորը հորատանցքերը բախվում են ծայրահեղ պայմանների՝ 200°C-ից բարձր ջերմաստիճաններով և 175 ՄՊա-ից բարձր ճնշումներով (համարժեք է 17,500 մետր խորության վրա ջրի ճնշմանը, որը զգալիորեն գերազանցում է Մարիանյան իջվածքի հատակին գտնվող ճնշումը): Գոյություն ունեցող հորատանցքային սարքավորումների մեծ մասի ջերմաստիճանի սահմանը մոտ 175°C է: Գերհզոր ջերմային մակերևույթների, թթվային միջավայրերի և ուժեղ թրթռումների պայմաններում, գործիքները, գործիքները և սարքավորումները հակված են խափանումների: Դրանք ներառում են ցեխային շարժիչի ստատորների և պտտող մոմենտի հարվածային գործիքների կնիքների էլաստոմերային ռետինների այտուցվածությունը և ծերացումը, MWD/LWD էլեկտրոնային բաղադրիչների անսարքությունը կամ մարտկոցի խափանումը, ինչպես նաև ավարտական ​​գործիքների ճնշման անբավարար դիմադրությունը, ինչը կարևոր սարքավորումներն ու գործիքները դարձնում է անգործունակ:

Մարտահրավեր 7. Գերխորը, բարձր ջերմային և փոքր տրամագծով հորատանցքերից անտառահատման տեխնոլոգիայի նոր պահանջներ

Գերխորը հորատանցքերի խորությունը մոտենում է հոսանքի գրանցող ճախարակների առավելագույն շահագործման սահմանին, ինչը մարտահրավերներ է ստեղծում բարձր հզորության բեռնատարների, բարձր լարման մալուխների, մեծ տարողունակության տակառների և բարձր ամրության բարձրացման սարքավորումների ներառող էներգետիկ համակարգերի համար: Հորատանցքային HTHP միջավայրը մոտենում է ավանդական ուլտրա-HTHP շարքի գործիքների վերին սահմաններին: Միջազգային մակարդակով նման պայմաններում չկան հասուն գործիքներ մասնագիտացված ծառայությունների համար, ինչպիսիք են էլեկտրական պատկերագրությունը և միջուկային մագնիսական ռեզոնանսը: Ջերմաստիճանի և ճնշման սահմանների պատճառով գործիքի խափանման ռիսկը բարձր է, ինչը հանգեցնում է անհաջող կամ վատ որակի գրանցամատյանների հնարավորության: 13,000 մետր գերերկար մալուխների վրա ազդանշանի թուլացումը զգալիորեն ազդում է լարային գրանցամատյանների հեռաչափման համակարգերի վրա, դժվարացնելով կայուն կապի ապահովումը:

Մարտահրավեր 8. Հորատանցքերի անվտանգ և արդյունավետ փորձարկման ապահովում ծայրահեղ HTHP պայմաններում

Գազով լցված հորատանցքի վրա հիմնված հաշվարկները ցույց են տալիս, որ գերխորը հորատանցքերի համար հորատանցքի գլխամասի փակման առավելագույն կանխատեսվող ճնշումը կարող է գերազանցել 100 ՄՊա-ն, հնարավոր է՝ ջրածնի սուլֆիդի առկայության դեպքում: Լայնորեն օգտագործվող հորատանցքերի փորձարկման և ավարտման գործիքները սովորաբար գնահատվում են 70 ՄՊա և 175°C ջերմաստիճանի համար: Գերխորը հորատանցքերի արտադրական փորձարկման լարերը համեմատաբար փոքր չափսեր ունեն, սակայն պահանջում են բարձր ամրություն: Հատուկ նյութերի և ոչ ստանդարտ խողովակների դիզայնի կիրառումը բարդացնում է համակարգի օպտիմալացումը և լարվածության վերլուծությունն ու ստուգումը դարձնում խիստ մարտահրավերային: Բարձր խտության հորատանցքերի փորձարկման հեղուկները և հորատանցքերի տակ փորձարկման գործիքները դժվարանում են բավարարել գերբարձր ջերմաստիճանի գործողությունների պահանջները, ինչը դժվարացնում է օպտիմալ հեղուկային համակարգերի և գործիքների ընտրությունը: