Тесу сұйықтығы қоспалары: Өнімділікті арттыру

Бұрғылау сұйықтығын қоспаларының бұрғылау жұмысшыларының өнімділігін оптимизациялаудағы рөлі

Бұрғылау сұйықтығын қоспалары қалай амалдық әсер етушілікті жақсартады

Ұңғыма сұйықтарына арналған дұрыс қоспалар жер астында тиімді жұмыс істеуді қамтамасыз ету үшін шынымен айырмашылық жасай алады. Олар ұңғының тереңінде пайда болатын әртүрлі мәселелерді шешу үшін сұйықтың қасиеттерін өзгертеді. Тұтқырлықты арттырушылар қажетті жерде ұңғыдан шығарылған тау жыныстарын ілестіруін қамтамасыз етеді, ал жоғары сапалы сұйық майлау материалдары бағытталған ұңғыма жасау кезінде моментке әсер ететін күштерді өткен жылы SPE деректері бойынша шамамен 28% азайтады. Бұл барлық өзгерістер ұңғыма жұмысының жалпы тиімділігін арттырады. Өту жылдамдығының өсуі күтуді азайтады, сонымен қатар машиналар одан әрі қатты жұмыс істемейді, сондықтан энергия шығыны төмендейді. Бұл тұжырымдар өндегі сынақтармен де расталады. 2022 жылы жүргізілген зерттеулерде тақтатастардағы ұңғыма уақытын шамамен 19% үнемдейтін дәл осы қоспа қоспаларының қоспасы анықталды. Негізгі себептері? Жалпы алғанда таза ұңғылар мен операция кезінде сораптың ластанған қалдықтармен басылып қалуының азаюы.

Сұйықтың жақсартылған өнімділігі арқылы өнімсіз уақытты азайту

Дұрыс қоспалар тесу жұмыстары қабырғаларының тұрақсыздығы немесе сұйықтың жоғалуы сияқты кезеңдерде тоқтап қалуынан туындайтын қиыншылықтарды азайтуға көмектеседі. Жоғалған циркуляция материалдары белгілі бір синтетикалық полимерлермен араласқанда, олар трещиналанған тау жыныстарындағы саңылауларды өте тиімді бекітеді және сұйықтың жоғалуын 60-тан 80 пайызға дейін азайтады. Сонымен қатар, саздың ісінуінен сақтайтын ингибиторларды да есте ұстау керек — олар реактивті саздың ісініп, проблема тудыруын болдырмақ үшін қажет. 2024 жылғы соңғы деректерге сәйкес, жоғары сапалы қоспалармен өңделген ұңғымалар стандартты жүйелермен салыстырғанда шамамен 20 пайызға азырақ уақыт бойы тоқтап тұрған. Мұндай жақсартулар жобалардың мерзімінде және бюджет шеңберінде орындалуы үшін үлкен маңызға ие.

Тесу сұйығының тиімділігін бағалау үшін негізгі көрсеткіштер

Негізгі өнімділік көрсеткіштеріне мыналар жатады:

Бұл көрсеткіштер қоспалардың концентрациясын нақты уақыт режимінде оптимизациялауға мүмкіндік береді және тұрақты ұңғыма жағдайларын қамтамасыз етеді, сонымен қатар жеткізу сапасындағы ауытқуларды ерте анықтайды.

Зерттеу жағдайы: Терең сулы ұңғымалардағы орындалу сапасын арттыратын полимерлі қоспалар

2024 жылғы Мексика шығанағындағы жоба сульфонатталған полимерлі қоспаларды қолдану арқылы рекордты нәтижелерге қол жеткізді:

• тесу жылдамдығында 35% жоғары (ROP) ығыстыру ұңғымаларымен салыстырғанда
• Реактивті сланец аймақтарында ұңғы қабырғасының тұрақсыздығы оқиғалары болмады
• 2,1 млн доллар үнемделді сұйықтың жоғалуының азаюы мен түсіру операцияларының санының кемуі арқасында

Жүйе 350°F температурада термиялық тұрақтылықты сақтап, үлкен бұрышты бөліктерде жоғары деңгейлі майлау қасиетін қамтамасыз етті, бұл қиын жағдайларда алдыңғы қатарлы құрамдардың маңызын көрсетеді.

Саланың даму бағыты: Жоғары өнімді, экологияға қолайлы ұңғы құртқыш сұйық қоспаларына өту

Сектордың көптеген өндірушілері қатаң экологиялық стандарттарға сай, бірақ жақсы нәтиже беретін синтетикалық полимерлер мен биылжымалы сұйықтықтарға қарай қозғалып келеді. Өткен жылғы соңғы салалық деректерге сәйкес, қондырғылардың шамамен екі үштен бірі жаңа нормативтер мен қауіпті қалдықтарды тасымалдаудан алатын үнемдеулерге байланысты улылығы төмен қоспаларға назар аудара бастады. Экожағдайға зиянын тигізбейтін альтернативті қоспалар алмастырылған материалдармен техникалық тұрғыдан тең дәрежеде жұмыс істейді, бірақ экологиялық зиянды әлдеқайда азайтады; кейбір зерттеулер белгілі бір қолданыста қырық пайызға жуық азаюы мүмкін екенін көрсетеді.

Қазба сұйық қоспаларының әсеріне ұшырайтын маңызды сұйық қасиеттер

Нақты таңдалған қоспалар арқылы тұтқырлықты, тығыздықты және реологияны басқару

Дұрыс қоспалар бұрғылау операцияларында сұйықтардың қасиеттерін реттеуге көмектеседі және олардың тиісті түрде ағуын қамтамасыз етеді. Мысалы, соңғы жылдары LinkedIn-те көрген өнеркәсіптік есеп берулерге сәйкес, бентонитті сазды әрбір баррельге шамамен 40 фунт мөлшерінде қосқанда, оның тұтқырлығы шамамен үш есе артады. Екінші жағынан, полиянионды целлюлоза (PAC) секілді материалдар дәл осындай тұзды жағдайларда пластиктің тұтқырлығын шамамен 18 пайызға төмендетеді. Пермий бассейні аймағындағы нақты өндірістік жұмыстарға назар аударсақ, операторлар осындай түзетулерді уақытылы енгізген сайын эквивалентті циркуляциялық тығыздық (ECD) тербелістерін жуық 25 пайызға дейін төмендетті. Бұл үлкен маңызы бар, себебі құбырды ұңғымаларға енгізу мен шығару кезінде тұрақсыз ұңғыма қабырғалары – бұл шын мәніндегі кошмар.

Сүзгілеу бақылауын және тұзба зақымдануын азайтуды теңестіру

Ең соңғы сүзгіштік басқару қоспалары 30 минут ішінде 4 мл-ден аспайтын сұйықтық шығынын API 13B-1 сынақ стандарттарына сәйкес өткізгіш құмтастармен жұмыс істеген кезде сақтай алады. Бұл құрамдарға нанобөлшектер қосылған кезде, олар 0,2-ден 0,5 микрометрге дейінгі қалыңдықтағы өте жұқа сүзгіштік кек пайда етеді. Бұл көне лигносульфонат негізіндегі өнімдерге салыстырғанда қабаттың қабыршақтану зақымдануын шамамен 40% төмендетеді. Реактивті тақтатастармен жұмыс істейтін операторлар үшін екі мақсатты қоспалар нақты артықшылықтар әкеледі. Бұл материалдар сұйық шығынымен бірге тақтатастың ұлғаюын алдын алу мәселелерін бір уақытта шешеді. Дала сынақтары дәстүрлі әдістердің қиындық тудыратын қиын геологиялық жағдайларда да саздың ісінуі 10%-дан төмен болып қала беретінін көрсетті.

Жоғары температуралы шахталық орталарда термиялық тұрақтылықты қамтамасыз ету

Жоғары өнімді қоспалар 350°F/177°C температурада 16 сағат бойы ұстағаннан кейін тұтқырлықты ±5% ішінде ұстайды (HPHT Домалап сынау деректері, 2023). Синтетикалық сульфонденген кополимерлер 300°F-тан жоғары температурада табиғи лигниттен 78% төмен термиялық деградациялау көрсетеді. Мексика шайының 25 000 футқа жететін HPHT ұңғымасында термикалық тұрақты қоспалар саздық ерітіндіні ауыстыру жиілігін 62% төмендетті, осылайша операциялық үздіксіздікті едәуір арттырды.

Синтетикалық және табиғи полимерлер: Өнімділік пен экологиялық тепе-теңдік

Синтетикалық полимерлер тұзды орталарда 31% жақсы реологиялық тұрақтылық қамтамасыз етеді, бірақ теңіз жағдайларында ксантандық камыр сияқты өсімдік негізіндегі альтернативалар 89% тез ыдырайды (OCS Экологиялық сәйкестік бойынша есеп, 2024). Соңғы сынамалар модификацияланған крахмал-полиамин қоспалары синтетикалық ингибиторлармен сәйкес келетін 92% қиындыларды қалпына келтіру нәтижесін беретінін, ал теңіз уыттылығын 55% төмендететінін көрсетті.

Қолданыстағы тесу ерітіндісінің қоспалары мен олардың функционалдық пайдасы

Бұрғылау сұйықтығын қоспалары реологиялық, сүзгіштік және тұрақтылық сипаттамаларын өзгерту арқылы нақты операциялық қиындықтарды шешеді. Таңдап алу тау жыныстарының түріне, температура профиліне және бұрғылау мақсаттарына байланысты.

Теріс қабыршақ қысымының бүтіндігін сақтау үшін салмақтандырушы агенттер

Барит — құрамның қысымын тепе-теңдікке келтіру кезінде сорғыштылықты сақтай отырып, сұйықтық тығыздығын арттыратын өнеркәсіптің стандартты салмақтандырушы агенті. Концентрациялары әдетте 35–80 фунт/баррель аралығында болады, бұл жоғары қысымды қоймалжындарда өрттің алдын алады.

Жарықшақталған қабаттарда сұйықтың жоғалуын болдырмау үшін циркуляцияны жоғалтудан қорғайтын материалдар

LCM қоспалары (мысалы, целлюлоза) талшықты материалдар мен гранулалы бөлшектердің (кальций карбонаты) қосындысы жарықшақталған аймақтарда сұйықтың жоғалуын 40% азайтады. Оптимизацияланған құрамдар 2023 жылғы StabilityLine зерттеуі барысында карбонатты қоймалжындарда циркуляциялық сұйықтың 90% дейінін қалпына келтірді.

Диспергаторлар мен сұйылтқыштар: Ескірген сазбалшықтарда ағын қасиеттерін қалпына келтіру

Лигносульфонаттар қайталап қолданылатын сұйықтардағы саз бөлшектерінің зарядтарын бейтараптайды, пластикалық тұтқырлықты 30–50% төмендетеді және гидравликалық қуат шығынын азайтады. Бұл қоспалар саздың қызмет ету мерзімін ұзартады және әрбір ұңғымаға шаққанда тұщы су қолданысын 15% кемітеді.

Су базалы ұңғыма сұйықтарындағы бентонит-полимерлік синергия

Бентониттің пластиналы құрылымын ксантан камыр полимерлерімен қосу қиылу тасымалдауды 40% жақсартатын, қысымы төмендететін сұйықтар түзеді. Бұл синергия тиімді тесікті тазартуды қамтамасыз етеді, құбырды түсіру/көтеру кезінде қысымдық секірістерді азайтады және 350°F дейінгі температурада сланцтарды тұрақтандырады.

Коммерциялық және жаңа ұңғыма сұйықтары қоспаларын бағалау

Дәстүрлі қоспаларды жаңа технологиялармен салыстыру

Бұрғылау сұйықтығының технологиясы ертедегі саз негізіндегі жүйелерден бастап қатты алға жылжыды. Бентонит пен барит тұтқырлық пен тығыздықты реттеуде әлі де маңызды рөл атқарады, бірақ жаңа материалдар да үлкен әсер қалдыруда. Мысалы, графенмен күшейтілген полимерлер немесе компаниялар сынақтан өткізе бастаған биологиялық жолмен ыдырайтын сланець ингибиторлары. Бұл жаңа материалдар дәстүрлі нұсқалармен салыстырғанда 450 градус Фаренгейт шамасындағы температураны төтеп бере алады, бұл өте елеулі жетістік. Жергілікті сынақтар олардың нақты түрде ROP-ты шамамен 18 пайызға арттыратынын көрсетті, сондықтан операторлар назар аудара бастады. Сондай-ақ, нормативтік талаптар да дамуды итермелеп отыр. Қазір 32 ел мұхиттан тыс бұрғылау жұмыстары үшін белгілі стандарттарды талап етеді. Бұл көптеген компаниялар дәстүрлі нұсқалармен салыстырғанда әдетте 10-15 пайызға қымбат болса да, экологиялық таза химикаттарға көшуіне себеп болуда. Қосымша шығындар көптеген операторлар үшін реттеу өзгерістерінің алдын ала келуі мен жұмыс тиімділігін сақтау үшін тиімді болып табылады.

Тәжірибелік дәлел: Нанокомпозитті қоспалар үгінділерді тасымалдауды 27% жақсартады

2024 жылы Мексика көлінде орналасқан он төрт ұңғыда жүргізілген зерттеулер кәдімгі диспергаторлармен салыстырғанда диатомитті нанокомпозиттерді қосу үгінділердің жиналуын 27% шамасында төмендететінін көрсетті. Қызықтысы, осы жаңа құрамдар 15 000 фунт/кв. дюйм (psi) қатаң қысым жағдайында да циркуляциялық тығыздықты шамамен 14,5 фунт/галлон деңгейінде ұстап тұрды, бұл тесікті тазартуды жақсартады және қоршаған тау жыныстарына зиян келтірмейді. Тағы бір маңызды бақылау — операторлар әрбір ұңғыда шамамен 22 сағат уақыт үнемдегенін байқады, бұл барлық алаңдар бойынша орташа есеппен шамамен 185 мың доллар үнемдеуге әкелді. Бұл нәтижелер көптеген компанияларды бұрғылау операциялары үшін осындай алдыңғы қатарлы қоспа технологияларына инвестиция салуға итермелейтінін көрсетеді.

Алдыңғы қатарлы бұрғылау сұйықтарын енгізудің шығын-пайда талдауы

Дүниежүзілік тесіп өтудің сұйық қоспалары нарығы 2033 жылға дейін 8,2 млрд долларға жетеді (Verified Market Research, 2024), бұл жетілдірілген жүйелерден түсетін ROI-ге деген сенімнің артқанын көрсетеді. Жаңа қоспалар бастапқыда 20–35% қымбат болса да, олар мыналар арқылы өлшенетін пайда әкеледі:

• сұйықтың жоғалуынан туындайтын оқиғалардың 40% азаюы
• қатты тау жыныстарында өту жылдамдығының 12% артуы
• nPT-ның төмендеуі арқасында әрбір ұңғымаға орташа есеппен 740 000 доллар үнемдеу

Операторлар 3–5 ұңғыма ішінде ғана жаңартудың құнын жоғарылатылған тиімділік пен төменгі қалдықтарды басқару шығындары арқылы қайтарып алады.

Нақты тесіп өту жағдайларына сәйкес тесіп өту сұйықтарының қоспаларын түзету

Тиімді тесіп өту үшін геологиялық жағдайларға өзіне-өзі бейімделетін ерітінділер қажет. 2024 жылғы «Бұрғылау сұйықтарының тиімділігі» есебіне сәйкес, құрамы сай келмейтін қоспалар күрделі тау жыныстарында NPT-ның 18%-ына әкеледі. Қазіргі заманғы тәсілдер нақты уақыт режиміндегі бақылау мен өзгермелі химияны үйлестіру арқылы өнімділікті динамикалық түрде оптимизациялауға мүмкіндік береді.

Күрделі геологиялар үшін майлы және сулы сазбалшық ерітінділерді дайындау

Реактивті балшықтың көп болатын сланец пайдалы қазбаларында мұнайлы тесу сұйықтары жиі таңдалады, себебі олар балшықтың ісінуіне қарсы жақсы тежеу қасиеттерін және қажетті сүйкіштік қасиеттерін қамтамасыз етеді. Синтетикалық полимерлі қоспалар жағдайында дәстүрлі қоспалармен салыстырғанда гидратациялық қысым мәселелерін 40-60 пайызға дейін азайтуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар сулы жүйелер де тарағала жатыр, әсіресе компаниялар экологиялық таза нұсқаларды қалайтын болғандықтан. Олар тұз күмбезіндегі айналдыру мәселелерін шешуге көмектесетін вязкостікті реттейтін модификацияланған ксантан желімдерін қолдануды бастады. Өткен жылы SPE жариялаған зерттеулерге сәйкес, ерекше дайындалған сазды суспензиялар геологиялық кернеу ерекше жоғары аймақтарда ұңғының тұрақсыздық оқиғаларын шамамен 34% азайтты.

Тесуден кейінгі деректерді пайдаланып қоспалардың концентрациясын нақты уақыт режимінде реттеу

Автоматтандырылған жүйелер тікелей түстік қысым мен температура мәліметтерін пайдаланып, қоспалардың мөлшерін оптималды деңгейдің ±5% шегінде реттейді. Сенсорлар тұтқырлықтың төмендеуін анықтаған кезде полимерлер немесе сазды стабилизаторларды тез енгізу іске қосылады. Тұйық циклды әдіс Пермия ойысында өткізілген сынақ нәтижесінде (IADC 2023) бұрғылау сұйығымен байланысты тоқтап қалуларды әр ұңғыма бойынша 22 сағатқа дейін қысқартты.

Зерттеу жағдайы: Тау жыныстарын стабилизациялау үшін арнайы қоспа құрамдары

Солтүстік теңіз операторы мынадай арнайы сұйық қоспаны қолдану арқылы ұңғыма қабырғасының құлауына байланысты 1,2 млн доллар шығынды болдырмақ болды:

• Нанобөлшекті тау жынысы ингибиторлары (15% концентрация)
• Жоғары температураға төзімді целлюлоза талшықтары
• pH-буферленген лигносульфонаттар

Бұл формула 8 500 фунт/кв.дюйм қысымда тау жынысының бүтіндігін сақтап, стандартты қоспалармен салыстырғанда 27% жақсартылған, 98% қиындыларды алу тиімділігін қамтамасыз етті — бұл сұйықтық дизайндағы дәлме-дәл инженериялық шешімдердің маңыздылығын көрсетеді.

Жиі қойылатын сұрақтар

Тесу сұйықтарының қоспалары дегеніміз не?

Терілетін сұйықтық қоспалары — қойындылық, тығыздық және реология сияқты қасиеттерді өзгерту арқылы олардың жұмыс істеуін жақсарту үшін терілетін сұйықтықтарға араластырылатын заттар.

Терілетін сұйықтық қоспалары қызмет көрсетудің тиімділігін қалай жақсартады?

Олар сұйықтықтың әлуетін оптимизациялау, айналдыру моментін азайту, ұңғыма тұрақтылығын сақтау және тезірек тереңдету қарқынын қамтамасыз ету арқылы тиімділікті жақсартады.

Терілетін сұйықтықтарға қандай қоспалар жиі қолданылады?

Жиі қолданылатын қоспаларға қоюландырғыштар, майлау материалдары, барит сияқты салмақтандырғыш агенттер, жоғалған циркуляция материалдары, таратуыштар және сүзу процесін реттеу агенттері жатады.

Неліктен компаниялар экологияға бағытталған терілетін сұйықтық қоспаларына көшу үстінде?

Компаниялар экологияға бағытталған қоспаларға қатаң экологиялық нормативтерге байланысты және қауіпті қалдықтар мен экологиялық зиянды азайтудың пайдасына байланысты көшіп жатыр.