Газрын тосны шинжлэх ухаан: Хэт гүний худаг өрөмдөхөд яагаад ийм хэцүү байдаг вэ?

1-р сорилт: Хэт гүний худгийн нарийн төвөгтэй даралтын системүүд нь худгийн бүтцийн дизайныг төвөгтэй болгодог

Хэт гүний худгууд нь олон тооны геологийн тогтоц руу нэвтэрч, маш нарийн төвөгтэй, хоорондоо холбоотой нүх сүвний даралтын горимтой тулгардаг. Өндөр болон нам даралтын бүсүүд ээлжлэн солигддог бөгөөд энэ нь тогтоц нурах, хоолой гацах, эргэлт алдагдах, цохилт өгөх зэрэг байнга, хоорондоо холбоотой хүндрэлүүд үүсгэдэг. Хэт гүний тогтоцын өрөмдлөгийн мэдээлэл хомс бөгөөд нүх сүвний даралтыг урьдчилан таамаглах боломжтой газар хөдлөлтийн болон бүртгэлийн өгөгдөл хязгаарлагдмал бөгөөд чанар муутай байдаг. Найдвартай лавлагаа мэдээлэл дутмаг, өрөмдлөгийн үед зөвхөн бодит цагийн даралтын хяналтад найдах хязгаарлалттай зэрэгцэн системийн даралтыг урьдчилан таамаглахад ихээхэн бэрхшээл, нарийвчлал багатай байдаг. Энэ нь тогтоцын үнэлгээнд ихээхэн алдаа гарах, бүрхүүлийн суурийн гүний тохиргоо, өрөмдлөгийн шингэний нягтралын зохисгүй дизайн, худгийн нүхний тогтворгүй байдлын ноцтой асуудалд хүргэдэг. Одоогийн технологиуд нь формацийн даралт, чулуулгийн механик шинж чанар зэрэг гол параметрүүдийг нарийн таамаглаж чадахгүй тул өндөр тодорхойгүй байдлыг бий болгож, нүхний гүний эрсдэлийн менежментийг маш хэцүү болгодог. Худгийг цаашид гүнзгийрүүлэх шаардлагатай байж болох практик хайгуул, хөгжлийн хэрэгцээнд үндэслэн худгийн бүтцийн зураг төсөлд болзошгүй эрсдэлийн бүсийг үр дүнтэй тусгаарлахын тулд нэг эсвэл хоёр болзошгүй бүрхүүлийн хэсгийг багтаасан байх ёстой бөгөөд энэ нь холбогдох зардлыг эрс нэмэгдүүлдэг.

2-р сорилт: Хэт гүний худаг дахь хоолойн хэт их жин нь аюулгүй яндан ажиллуулахад саад учруулж байна

Хэт гүн өрөмдлөг нь мөлхөгч шавар чулуу, өндөр даралттай давс-гипсэн давхарга зэрэг формацтай тулгарч болзошгүй бөгөөд энэ нь бүрхүүлийн хэв гажилт, нуралт, хагарал үүсэх эрсдэлийг бий болгодог. Эдгээр эрсдлийг бүрхүүлийн цувааны ханын зузааныг нэмэгдүүлэх замаар ихэвчлэн бууруулдаг. Цементлэх хэсгүүдийн маш урт нөхцөлд хоолойн цувааны хэт урт, жингийн асуудал тод илэрдэг. Тодруулбал, бүрхүүлийн цувааны жин нь 12,000 метрийн өрмийн аюулгүй ачааллын хязгаараас (900 тонн, 150-180 насанд хүрсэн Африкийн зааны нийт жинтэй тэнцэх) хэтэрч болно. Одоо байгаа өрмийн өргөх хүчин чадал нь ийм хүнд бүрхүүлийн цувааг хэвийн түдгэлзүүлэх, хүндрэлийн үед тайрах ажиллагааг гүйцэтгэх эсвэл аюулгүй ажиллуулахын тулд шаардлагатай суналтын аюулгүй байдлын хязгаарыг хангахад хангалтгүй юм.

15,240 метр:2022 оны 10-р сард ADNOC нь Дээд Закумын талбайд UZ-688 хэвтээ худаг гаргаж, нийт 15,240 метр гүнд (хэмжсэн гүн) хүрсэн нь хамгийн гүн худгийн дэлхийн шинэ дээд амжилт юм.

3-р сорилт: Хэт гүний худаг дахь хатуу ба нарийн төвөгтэй формацууд нь чулуулгийг үр ашигтай хагалах болон өрөмдлөгийн нийт хурдатгалыг саатуулдаг

Хэт гүний худгийн формациуд нь нарийн төвөгтэй, өндөр зүлгүүртэй бөгөөд өрөмдөх чадвар муутай байдаг. Өрөмдөх чадварыг үнэлэх одоо байгаа аргууд нь хангалтгүй бөгөөд урьдчилан таамаглах нарийвчлал дутмаг, ялангуяа шинэ хайгуулын талбайд өрөмдлөгийн хошууг шинжлэх ухааны зураг төсөл, сонголтод ноцтой саад учруулж байна. Өрөмдлөгийн хошуу болон нэвтрэлтийн хурдыг (ROP) сайжруулах хэрэгслүүдийн одоогийн төрөл хязгаарлагдмал бөгөөд формацийн дасан зохицох чадвар, найдвартай байдалд хязгаарлалт тавьдаг. Тэдгээрийн үр нөлөө муу бөгөөд өндөр температур, өндөр даралт (HTHP) нөхцөлд хүндрэлтэй формацид ашиглалтын хугацаа богино байдаг. Гүн болон хэт гүний худгуудад чулуулгийг үр ашигтайгаар хагалах шинэ технологийг судлах яаралтай шаардлага тулгарч байна. Гидравлик болон механик энергийг дамжуулах нь хэт урт хэсгүүдэд хүндрэлтэй байдаг бөгөөд өрөмдлөгийн цувааны дагуу үрэлтийн даралтын алдагдал мэдэгдэхүйц байдаг тул хошуунд хангалттай хүч чадалгүй болж, чулуулгийг хагалах ажлыг хүндрүүлдэг.

4-р сорилт: Хэт гүн HTHP нөхцөлд өрөмдлөгийн шингэний реологи болон худгийн тогтвортой байдлыг хадгалах

Хэт гүн өрөмдлөг нь 200°C-аас дээш гүний нүхний температуртай тулгардаг тул өрөмдлөгийн шингэн нь өндөр температурт тэсвэртэй, өндөр нягтралтай, давс тэсвэрлэх чадвартай, урт хугацааны тогтвортой байдлыг шаарддаг. Өндөр температур нь материалын эвдрэлд хүргэж, өндөр даралт нь реологийн хяналтыг хүндрүүлж, давсны өндөр агууламж нь системийн тогтворгүй байдлыг улам хүндрүүлж, удаан хугацааны ашиглалт нь жинлэх материалын унжилтын эрсдэлийг үүсгэдэг. Эдгээр дөрвөн функциональ шаардлагын хослол нь асар их, бараг даван туулах аргагүй техникийн бэрхшээлийг бий болгодог. Цаашилбал, одоо байгаа технологиуд нь хэт халуун формаци нь харьцангуй хүйтэн өрөмдлөгийн шингэнтэй тулгарах үед хөргөлтийн улмаас үүссэн хагарал, эсвэл хэт өндөр температурын үед усны идэвхжил өөрчлөгдсөнөөс үүдэлтэй худгийн тогтворгүй байдал зэрэг асуудлыг үр дүнтэй шийдвэрлэх боломжгүй юм.

5-р сорилт: Хэт гүн HTHP болон нарийн төвөгтэй даралтын нөхцөлд цементийн зуурмаг болон холбогдох технологийн хангалтгүй гүйцэтгэл

Хэт гүн, өндөр температур, урт цементлэх хэсэг, нарийн төвөгтэй даралтын системүүдтэй холбоотой нөхцөл байдал нь цементийн зуурмагийн шинж чанарт маш өндөр шаардлага тавьдаг бөгөөд үүнд түдгэлзүүлэлтийн тогтвортой байдал, реологи, хийн шилжилтийн хяналт, тогтсон цементийн бат бэхийн тогтвортой байдал орно. Шингэний алдагдлын хянагч, удаашруулагч зэрэг чухал нэмэлтүүд нь хэт өндөр температурт задарч эсвэл хэвийн бус урвалд орж, үйл ажиллагааны доголдол, нүхний гүний ноцтой осолд хүргэж болзошгүй. Хэт өндөр температурын орчин нь нэмэлт систем болон материалын хоорондын нийцтэй байдалд хатуу шаардлага тавьдаг бөгөөд энэ нь цементийн бат бэхийн бууралтаас сэргийлдэг.

9,396 метр:2023 онд Таримын газрын тосны талбайн Гуоле 3С худаг Азийн хамгийн гүн хэвтээ худаг (хэмжсэн гүн)-ээр дээд амжилт тогтоожээ.

6-р сорилт: Чухал тоног төхөөрөмж, багаж хэрэгслийн хүлцэх хязгаарыг давсан HTHP нөхцөл байдал

Хэт гүний худгууд нь 200°C-аас дээш температуртай, 175 МПа-аас дээш даралттай (17,500 метрийн гүн дэх усны даралттай тэнцэх бөгөөд энэ нь Мариана шуудууны ёроол дахь даралтаас хамаагүй өндөр) гүний хүнд нөхцөлд тулгардаг. Ихэнх одоо байгаа гүний тоног төхөөрөмжийн температурын хязгаар нь 175°C орчим байдаг. Хэт өндөр температуртай орчин, хүчиллэг орчин, хүчтэй чичиргээ бүхий хүнд нөхцөлд багаж хэрэгсэл, багаж хэрэгсэл, тоног төхөөрөмж эвдрэх хандлагатай байдаг. Үүнд шавар хөдөлгүүрийн статор болон эргүүлэх хүчний цохилтын багажны битүүмжлэл дэх эластомер резин хавдах, хөгшрөх, MWD/LWD электрон эд ангиудын эвдрэл эсвэл батерейны эвдрэл, гүйцэтгэлийн багаж хэрэгслийн даралтад тэсвэртэй байдал хангалтгүй байгаа нь чухал тоног төхөөрөмж, багаж хэрэгслийг ажиллуулах боломжгүй болгодог.

7-р сорилт: Хэт гүн, HTHP болон жижиг диаметртэй цооногуудаас мод бэлтгэлийн технологид тавигдах шинэ шаардлага

Хэт гүний худгийн гүн нь одоогийн каротажийн өргүүрийн ашиглалтын дээд хязгаарт ойртож байгаа нь өндөр хүчин чадалтай ачааны машин, өндөр хүчдэлийн кабель, том багтаамжтай хүрд, өндөр бат бэхтэй өргөх тоног төхөөрөмж зэрэг эрчим хүчний системд бэрхшээл учруулж байна. Нүхний доорх HTHP орчин нь уламжлалт хэт HTHP цуврал багаж хэрэгслийн дээд хязгаарт ойртож байна. Олон улсад ийм нөхцөлд цахилгаан дүрслэл, цөмийн соронзон резонанс зэрэг мэргэшсэн үйлчилгээнд зориулсан боловсорсон багаж хэрэгсэл байдаггүй. Температур болон даралтын хязгаараас болж багаж хэрэгсэл эвдэрэх эрсдэл өндөр байгаа нь амжилтгүй эсвэл чанар муутай каротаж хийхэд хүргэж болзошгүй юм. 13,000 метрийн хэт урт кабелийн дохионы сулрал нь утсан каротажийн телеметрийн системд ихээхэн нөлөөлж, тогтвортой харилцаа холбоог хангахад хэцүү болгож байна.

8-р сорилт: Хэт өндөр HTHP нөхцөлд аюулгүй, үр ашигтай худгийн туршилтыг хангах

Хий дүүргэсэн худгийн цооногт үндэслэсэн тооцооллоор хэт гүний худгийн хамгийн их хүлээгдэж буй хаалтын даралт нь 100 МПа-аас хэтэрч, устөрөгчийн сульфид байж болзошгүйг харуулж байна. Өргөн хэрэглэгддэг худгийн туршилт, дуусгах хэрэгслүүд нь ихэвчлэн 70 МПа болон 175°C температурт зориулагдсан байдаг. Хэт гүний худгийн үйлдвэрлэлийн туршилтын утаснууд нь харьцангуй жижиг хэмжээтэй боловч өндөр бат бэх шаарддаг. Тусгай материал болон стандарт бус хоолойн загварыг ашиглах нь системийн оновчлолыг хүндрүүлж, стрессийн шинжилгээ, баталгаажуулалтыг маш хэцүү болгодог. Одоогийн өндөр нягтралтай худгийн туршилтын шингэн болон худгийн гүний туршилтын хэрэгслүүд нь хэт өндөр температурын ажиллагааны шаардлагыг хангахад бэрхшээлтэй тулгардаг тул оновчтой шингэний систем, хэрэгслийг сонгоход хэцүү болгодог.