Терең бұрғылау үшін сораптық сұйықтықтардың қандай қасиеттері оларды тиімді етеді?

Ұңғыма тұрақтылығы үшін тығыздық пен гидростатикалық қысымды бақылау

Саздың салмағы терең ұңғымалардағы жоғары қабат қысымын қалай жеңе алады

Бұрғылау сұйығының тығыздығы қабат кеуектерінің ішіндегіден жоғары болуы керек гидростатикалық қысым жасауда маңызды рөл атқарады, әйтпесе бізге тосыннан газ немесе сұйық ұңғымаға келіп, басқаруінен тыс қалады. Әсіресе 15000 psi-дан асатын өте терең ұңғымалармен жұмыс істегенде инженерлер қабат қысымы мен тау жыныстарының сынғыштығы туралы мәліметтерді пайдаланып, саздың дұрыс салмағын ұқыпты есептеуі керек. Олар Қысым = Тығыздық × Тереңдік × Ауырлық күші деп аталатын негізгі гидростатикалық қысым формуласына сүйенеді, әйтеуір оны операциялар кезінде ешкім нақты жазып көрсетпейді. Көбінесе осындай өте терең ұңғымаларда сұйық тығыздықтары 12-ден 20 фунт/галлонға дейін болады. Мұны дұрыс есептеу қауіпті ұңғыдан шығуларды тоқтатады, бірақ сонымен қатар тау жынысын көп сындырып, төменгі жерде циркуляцияны жоғалту сияқты әртүрлі проблемалар туғызбауға көмектеседі.

Бариттің төмендеуі мен бөлшектердің шөгуі: 5000 метрден терең ұңғымалардағы қиыншылықтар

5 000 метрден төмен бұрғылау кезінде бариттің төмендеуі нақты мәселе болып табылады. Бұл бұрғылық құбырын қосу сияқты бұрғылау тоқтаған кезде салмақтандырғыш агенттердің гравитация әсерінен төмен түсуін білдіреді. Бұл материалдар жоғары температура мен қысым ортасында ұзақ тұрған сайын, бөлшектердің арасындағы бөліну соғұрлым нашарлайды. Келесі кезеңде ұңғының кейбір аймақтары өте төмен тығыздықта, ал басқалары өте жоғары тығыздықта болады. Бұл біркелкі еместіктер бүкіл ұңғы құрылымын тұрақсыз етеді. Егер осы мәселеге уақытылы шешім қабылдамаса, қажетсіз сұйықтықтардың ішке ағуына әкелетін теңестірілмеген бөліктер немесе тау жыныстарына тікелей зиян келтіретін артық қысымды жағдайлар пайда болады. Өндірістік есеп берулерге сәйкес, өте терең бұрғылау операцияларындағы үзілістердің шамамен үштен бір бөлігі дәл осы төмендеу проблемаларына байланысты. Сондықтан мұнай компаниялары сұйықтық дизайндарын жақсартуға және тұтқырлықтардың кернеу кезінде қалай әрекет ететінін жақсартуға өте көп уақыт жұмсайды.

Нақты уақыт режиміндегі тығыздықты бақылау және бейімделуші реттеу әдістері

Қазіргі заманғы бұрғылау жұмыстары сорғыш және қайтару нүктелерінде саз ерітінділерінің салмағын бақылайтын автоматтандырылған бақылау жүйелері арқылы тығыздық өзгерістерінің мәселесін шешеді. Бұл жүйелер қазба кезінде қысымды нақты уақыт режимінде өлшейтін сенсорлармен тығыз байланыста жұмыс істейді және галлонға 0,1 фунтқа дейінгі өте аз өзгерістерді тіркеуге қабілетті. Егер бірдеңе дұрыс болмаса, бригада дереу хабардар етіледі және жағдай тыйым салынған деңгейге жетпес бұрын түзетулер енгізуге мүмкіндік алады. Бұл бүкіл жүйе тұйық циклді араластыру жүйелерімен жұп болғанда одан да жақсаяды. Операторлар көбінесе тығыздықтың мақсатқа сай мәнін плюс-минус 0,2 фунт/галлон дәлдікпен ұстап тұрады. Бұл адамдар жіберетін қателіктерді азайтады және жалпы реакция жылдамдығын арттырады. Шектік режимде жұмыс істейтін ұңғымалар үшін бұл кіші жақсарулар үлкен маңызға ие. Тығыздықтағы үлес үлесінің өзгеруі тегіс жұмыс істеу мен қымбатқа түсетін ұңғыма бақылау мәселелерін немесе одан да жаманы — тікелей қабаттың зақымдануын болдырмау арасындағы айырмашылық болуы мүмкін.

Жоғары тығыздықты талаптарды реологиялық өніммен тепе-теңдестіру

Гидравликалық тиімділікті бұзбай жеткілікті гидростатикалық қысым алу — бұл тығыздық пен реологияны дұрыс басқару мәселесі. Тығыздықты арттыру үшін біз көбірек қатты заттар қосқан кезде, бұл әдетте материалды тымжыл болдырады. Пластикалық тұтқырлық пластикалық нүктемен бірге өседі, яғни сұйықтық тиімсіз ағады және тесікте эквивалентті циркуляциялық тығыздық (ECD) мәселелерін туғызады. Ақылды инженерлер белгілі қоспаларды араластыру арқылы осы проблеманы шешеді, бұл дұрыс тепе-теңдікті қамтамасыз етеді. Көптеген терең бұрғылау операциялары үшін тиімді нүкте әдетте 1,8-ден 2,2 ppg/сП дейінгі аралықта болады. Бұл температура операциялар кезінде радикалды өзгерген кезде де қазба қалдықтарын сұйыққа ілеспей тасымалдауға және саздың насосталуына мүмкіндік береді.

Қазба қалдықтарын тиімді тасымалдауға мүмкіндік беретін реологиялық қасиеттер

Қалдықты ілеспеу нүктесі мен пластикалық тұтқырлық: Терең, көлбеу құрылған ұңғымаларда ілеспеуді оптимизациялау

Шығу нүктесі (YP) және пластикалық тұтқырлық (PV) осындай қиын терең және ауытқыған ұңғымаларда қазба сұйықтықтардың қиыршықтарды тасымалдауында маңызды рөл атқарады. Циркуляция тоқтаған кезде YP сұйықтық қиыршықтарды ілеспе ұстай алатынын немесе олар төменге түсіп, құлдырау немесе жабысып қалу сияқты мәселелер туғызбайтынын білдіреді. Дәл уақытта PV сорғылау операциялары кезінде сұйықтық жүйенің ішінде ағып жатқан кезде қанша кедергі бар екенін көрсетеді. Биік бұрышты бөліктерде гравитация бізге қарсы әсер етіп, қиыршықтарды қалағанымыздан да тез төмен тартады, мұның бәрі қуысты таза ұстау үшін YP және PV арасында дұрыс тепе-теңдік табуды өте маңызды етіп қояды. Кеңейтілген қол жеткізумен қазу жобаларынан алынған нақты өріс деректерін қарастыра отырып, операторлар осы YP/PV қатынасын шамамен 0,36-0,48 Па/мПа·с аралығында ұстаудың байқаларлық айырмашылық туғызатынын байқаған. Осындай жағдайларда қиыршықтарды алу тиімділігі шамамен 23% жақсаяды, яғни дұрыс оптимизацияланбаған сұйықтықтарды қолданғанмен салыстырғанда өнімсіз уақытқа кеткен күндер саны азаяды.

Температураның жоғары болуының тұтқырлыққа әсері: 150°C-тан жоғары реологияны басқару

Теріс температура 150 градус Цельсийден жоғары болған кезде, әдеттегі пайдаланылатын сұйықтар, әсіресе ксантанды дәмдеуіш пен PAC сияқты полимерлерден жасалған қоюландырғыш агенттер, ерекше мінез-құлық білдіреді. Бұл материалдар жылу әсерінен түбегейлі ыдырап, молекулалық деңгейде жұқсыйды және бүлінеді. Температура шамамен 180°C-қа жеткенде олардың бөгде заттарды сұйықта ұстап тұру қабілетінің жартысына жуығы жоғалады. Өндірістік бригадалар бұл мәселені тым көп рет бастан өткерген, өте ыстық жағдайларда жұмыс істегенде қазылған тау жыныстарының жиналуы шамамен үштен бір бөлікке артатынын байқаған. Бақытқа орай, қазіргі уақытта одан да жақсы нұсқалар бар. Жаңа синтетикалық полимерлер мен ерекше өңделген сазбен біріктірілген осы қоспалар 230°C дейінгі температурада да өз қоюлық қасиеттерін сақтап, жақсырақ өзін көрсетеді. Бұл терең, қысымы мен температурасы жоғары қабаттармен жұмыс істеу кезінде игерушілерге коллекторды таза ұстауға және бұрынғыдай тиімді басқаруға мүмкіндік береді.

Жоғары Қысымды және Жоғары Температуралы Шарттарда Сүзгілеу Контролі мен Тұрақты Саздан Балшық Қабатының Қалыптасуы

Терең ұңғымалардың дәлдігі үшін API сүзгілеу сынақтарының шектеулері мен HPHT сынақтары

Терең ұңғымаларда болатын процестерді қарастырған кезде, стандартты API сүзгілеу сынақтары 25 градус Цельсий және 100 psi шамасында өткізіледі, бірақ бұл жеткіліксіз. Тереңде қысым 5000 psi-дан аса, ал температура 150 градус Цельсийден жоғары болады. Біз жоғары қысымды және жоғары температуралы (HPHT) орталар туралы сөйлеген кезде, сұйықтың жоғалу мөлшері API тестерінің болжағанынан екі немесе үш есе көп болады. Неліктен? Себебі сұйықтар тұтқырлығын жоғалтады және тау жыныстарына тереңірек сіңеді. Зертханалық нәтижелер мен нақты өндірістік жағдайлар арасындағы бұл үлкен айырмашылық API деректерін терең ұңғыма жоспарлау үшін жеткілікті дәлдікте емес деп санауға мүмкіндік береді. Сондықтан өндірушілерге HPHT сүзгілеу сынақтарын қолдану қажет. Бұл сынақтар нақты тереңдегі жағдайларды қайта жасайды, сондықтан инженерлер потенциалды сұйық жоғалтулар туралы нақтырақ түсінік алады және экстремалды жағдайларда жақсы жұмыс істейтін бұрғылау ерітінділерін дайындай алады.

Шайыр қабығының беріктігі мен сығылғыштығы: сұйық жоғалту мен ұңғыма қабырғасының құлауын болдырмау

Жақсы саз балшықтары әдетте 1-2 миллиметр қалыңдықта болады, тым пористі болмайды және қажет болғанда сығылатындай болуы керек. Бұл сипаттамалар оларды қысым астында бөлшектенбей-ақ өткізгіш тау жыныстарын жабу үшін маңызды етеді. Егер балшықтар тым қатайып кетсе, олар кернеудің әсерінен сынады да, сұйықтықтың сыртқа шығуына мүмкіндік береді. Керісінше, егер олар тым жұмсақ болса, тез тозады да, ұңғыма қабырғасын тиімді қорғай алмайды. Дұрыс піскен сүзгіш балшықтар дұрыс піспегендерге қарағанда сұйық шығынын шамамен 70 пайызға дейін азайта алады. Дұрыс балшық түзілуі тек сүзгіштік процесті реттеуден гөрі асып, төңіректегі қабаттарға зиян келтіруді болдырмау арқылы бүкіл ұңғыма құрылымын нығайтады. Бұл маңызды, себебі терең бұрғылау жобалары кезінде уақыт жоғалтудың шамамен жартысы дифференциалдық жабысуға байланысты, сондықтан оны дұрыс орындау операциялық тиімділікке нақты әсер етеді.

Термиялық және терең ұңғымалардың экстремалды ортасындағы бұрғылау сұйықтарының химиялық тұрақтылығы

Жоғары температурада полимердің ыдырауы: 180°C-тан жоғары температурада ксантан камыры мен PAC-тің шектері

Терең ұңғымалардағы дәстүрлі тұтқырлық арттырғыштардың проблемасы неде? Олар жылуда ұстап тұра алмайды. Мысалы, ксантан гуммасы температура 130 градус Цельсийге жеткен кезде бұзыла бастайды. Ал PAC-тің өзі де 150°C-тан жоғары болғанда тиімділігін толығымен жоғалтады. Кейінгі нәтиже әбден айқын: тұтқырлық тез төмендейді, сондықтан тесу жұмыстары ұңғыма тазалаудың нашарлығы мен жеткіліксіз суспензиялық қасиеттеріне байланысты қиындықтарға тап болады. Егер біздің ұңғымамыз 180°C-тан жоғары температурамен жұмыс істесе, онда стандартты шешімдер енді жарамсыз болып қалады. Дәл осы жерде заманауи жоғары температуралық полимерлер пайда болады. Бұл жаңа материалдар стабилизаторлармен арнайы дайындалған, олардың арқасында олар 220°C-қа дейінгі экстремалды температурада да сенімді жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, дұрыс инженерлік шешімдер де маңызды рөл атқарады, өйткені олар көптеген мұнай және газ операторлары күнделікті тұратын қатаң ЖҚБҚ (жоғары қысым, жоғары температура) ортасында да жақсы реологиялық қасиеттерді қамтамасыз етеді.

Химиялық сәйкестік: бентонит пен сұйықтық дисперсиясына pH, тұздылық және иондардың әсері

Терең ұңғымалардағы жоғары тұз концентрациялары мен кальций және магний иондары глиналардың дұрыс гидраттануына әсер ететіндіктен, химиялық тұрақтылықты сақтау өте маңызды. Бұл иондар қатысқан кезде бентонит бөлшектері шашырап қалуының орнына нағыз бірігіп, операциялар кезінде сұйықтық жоғалтуының артуына және жалпы алғанда суспензиялық қасиеттердің нашарлауына әкеледі. Бұрғылау компаниялары әдетте сұйықтарды дайындағанда pH-тің 9,5-тен 10,5-ке дейінгі диапазонын қамтиды, сонымен қатар тұзға төзімді полимерлер мен қорғаушы зат ретінде пайдаланылатын органикалық қосылыстарды қосады. Бұл қоспалар негізінен глина бөлшектері мен осы проблемалық иондар арасында кедергі құрады және түптік қиын химиялық жағдайларда да дисперсиялық қасиеттерді сақтауға көмектеседі.

Негізгі сұйықтықты таңдау: Терең ұңғымалар үшін суға негізделген, майға негізделген және көбік жүйелерін салыстыру

Сулы бұрғылау ерітінділері: 4000 м астамдағы температуралық шектеулерге қарсы экономикалық артықшылықтар

Сулы бұрғылау сұйықтықтары (WBFs) мұнай негізіндегілерге қарағанда компанияларға шамамен 30-50 пайыз үнемдеуге мүмкіндік береді және төгу мәселелері тұрған кезде, әдетте, басқару жағынан әлдеқайда қарапайым болып келеді. Бұл сұйықтықтар температура 150 градус Цельсийден аспаған жағдайда шекті тереңдіктен бастап терең емес аймақтардағы жұмыстар үшін қалай болса да жақсы жұмыс істейді. Алайда тереңдік шамамен 4000 метрден асқан кезде проблемалар басталады. Осындай тереңдіктерде төменгі жақтан келетін жылу әдетте температура 180 °C-тан асқан кезде полимердің маңызды компоненттерін ыдыратып жібереді. Содан кейін не болады? Сұйықтық қоюлығын жоғалтады, сүзу бақылаусыз болады және тұрақты ұңғымаларды сақтау қиындайды. Кейбір арнайы қоспалар осындай мәселелерге қарсы шаралар қабылдауға көмектеседі, бірақ қазіргі кездегі көптеген операторлар кездестіретін өте қиын, терең бұрғылау жағдайларында сулы жүйелердің негізгі шектеулері байқалмайтын деңгейге дейін ғана әсер етеді.

Майлы сұйықтықтар: экологиялық компромистермен бірге жақсартылған қабаттасу және тақтатастың ісінуін тежеу

Майлы сұйықтықтар (OBF) терең ұңғымалар, үлкен бұрышты ұңғымалар және горизонтальды қабаттар сияқты қиын бұрғылау жағдайларында жақсы жұмыс істейді, себебі олардың жақсы майлау қасиеттері бар. Бұл сұйықтықтар бұрғылау операциялары кезінде айналдыру моменті мен сүйреу проблемаларын шамамен 40% дейін азайта алады. Сонымен қатар, олар сумен әрекеттескенде қышқылдың ісінуін және ұңғыма қабырғаларының тұрақсыздығын сияқты мәселелерді болдырмауға көмектеседі. Одан да маңыздысы, бұл сұйықтықтар температура 290 градус Цельсийден жоғары болған кезде де тұрақты болып қала береді, сондықтан олар жоғары қысымды және жоғары температуралы (HPHT) қорлар сияқты өте ыстық қоймаларда жиі қолданылады. Алайда, OBF-пен байланысты қоршаған ортаға зиянды әсерлер де бар. Оларды залалсыздандыру басқа нұсқаларға қарағанда әлдеқайда қымбатқа түседі. Оларды пайдалану бойынша нормативтік талаптар да әлдеқайда қатаң. Ең жаман жағдай – егер бұл сұйықтықтар табиғи ортаға түсіп кетсе, экожүйелерге нақты зақым келтіруі мүмкін. Сондықтан көптеген компаниялар табиғат әсіресе сезімтал немесе қорғалатын аймақтарда оларды мүлдем қолданбауды таңдайды.

Көпіршік және ауа негізіндегі жүйелер: қысымы жоғары аймақтарда қолданылуы және сұйықтың жоғалу қаупі

Көпіршікті және ауалық жүйелер негізінен таусылған қоймалармен жұмыс істеген кезде теңдестірілмеген бұрғылау операцияларында қолданылады. Бұл жағдайларда гидростатикалық қысымның төмен болуы қалыптарды зақымданудан сақтайды және сонымен қатар бұрғының тау жыныстары арқылы өту жылдамдығын арттырады. Осындай жүйелер гидростатикалық қысымды егжей-тегжейлі төмендетуі мүмкін, өндірістік тәжірибе бойынша кейде шамамен 70 пайызға дейін, бұл уақыт өте өнімді қойманың жұмыс істеуін сақтауға шынымен көмектеседі. Бірақ бұл жүйелердің тығыздығы өте төмен болғандықтан, қысымдар көпке артып кететін терең ұңғымаларда олар жақсы жұмыс істемейді. Қысымы жоғары орталарда операторлар сұйықтың кіруі немесе циркуляцияның толық жоғалуы сияқты аса қауіпті жағдайлармен кездеседі. Жақсы нәтиже алу үшін қысымды мұқият бақылау керек және жер астындағы қалып градиенттерінің нақты түрін білу қажет. Сондықтан көбінесе компаниялар геологиялық жағдай болжанатын және қысым шарттары белгілі диапазондарда қалатын аймақтарда ғана осы әдістерді қолданады.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

Гидростатикалық қысым дегеніміз не және ол неге маңызды?

Гидростатикалық қысым — бұл ауырлық күші әсерінен сұйықтықтың тигізетін қысымы. Бұл қазба қабаттарының қысымын компенсациялауға көмектеседі, сондықтан газ немесе сұйықтың қапшыққа бақытсыз келіп түсуін болдырмау үшін қазу операциялары үшін өте маңызды.

Терең емес қазықтарда бариттің төмендеуінің себебі неде?

Бариттің төмендеуі — бұл қазу тоқтатылған кезде ауырлатушы агенттердің ауырлық күші әсерінен төменге түсуі, әсіресе жоғары температура мен қысым ортасында, бұл саз суының тығыздығының біркелкі болмауына әкеп соғады.

Қазіргі заманғы қазу операциялары саз суының тығыздығын қалай бақылайды?

Қазіргі заманғы операциялар автоматтандырылған бақылау жүйелерін және саз суының салмағындағы 0,1 фунт/галлонға дейінгі өзгерістерді анықтай алатын сенсорларды пайдаланады, бұл мәселелер туындамас бұрын түзетулер енгізуге мүмкіндік береді.

Су базалы саз сулардың шектеулері қандай?

Су базалы саз сулар экономикалық тұрғыдан тиімді, бірақ 4000 метрден тереңде термиялық шектеулерге ие, өйткені жоғары температура маңызды сұйық компоненттердің бұзылуына әкеп соғады.

Терең ұңғымалар үшін майлы бұрғылау сұйықтары неге қолданылады?

Майлы сұйықтар жоғары температуралы ортада да жақсы сүйкірдірушілік пен тас-бақаның ісінуін тежеуді қамтамасыз етеді, бірақ оларды тастау мен экожүйеге әсер ету тұрғысынан қоршаған ортаға зиянын тигізеді.