பெட்ரோலிய அறிவியல்: மிக ஆழமான கிணறுகளைத் துளையிடுவது ஏன் மிகவும் கடினமாக உள்ளது?

சவால் 1: மிக ஆழமான கிணறுகளில் உள்ள சிக்கலான அழுத்த அமைப்புகள், கிணற்றுத் துளைக் கட்டமைப்பு வடிவமைப்பைச் சிக்கலாக்குகின்றன.

மிக ஆழமான கிணறுகள் எண்ணற்ற புவியியல் அமைப்புகளை ஊடுருவிச் செல்கின்றன, மேலும் மிகவும் சிக்கலான மற்றும் ஒன்றோடொன்று பின்னிப் பிணைந்த துளை அழுத்த நிலைகளை எதிர்கொள்கின்றன. உயர் அழுத்த மற்றும் குறைந்த அழுத்த மண்டலங்கள் மாறி மாறி வருவதால், பாறை அமைப்பு சரிவு, குழாய் சிக்கிக்கொள்ளுதல், சுழற்சி இழப்பு மற்றும் திடீர் உந்தல்கள் போன்ற அடிக்கடி மற்றும் ஒன்றோடொன்று பின்னிப் பிணைந்த சிக்கல்கள் ஏற்படுகின்றன. மிக ஆழமான பாறை அமைப்புகளுக்கான துளையிடல் தரவுகள் பற்றாக்குறையாக உள்ளன, மேலும் துளை அழுத்தக் கணிப்பிற்காகக் கிடைக்கும் நில அதிர்வு மற்றும் தரவுப் பதிவுத் தரவுகள் குறைவாகவும் தரம் குறைந்தவையாகவும் உள்ளன. நம்பகமான குறிப்புத் தரவுகள் இல்லாததும், துளையிடும்போது நிகழ்நேர அழுத்தக் கண்காணிப்பை மட்டுமே சார்ந்திருப்பதில் உள்ள வரம்புகளும் சேர்ந்து, அமைப்பு அழுத்தங்களைக் கணிப்பதில் குறிப்பிடத்தக்க சிரமங்களையும் குறைந்த துல்லியத்தையும் ஏற்படுத்துகின்றன. இது பாறை அமைப்பு மதிப்பீட்டில் கணிசமான பிழைகளுக்கும், குழாய் உறை அமைக்கும் ஆழங்கள் மற்றும் துளையிடும் திரவ அடர்த்திகளின் பொருத்தமற்ற வடிவமைப்பிற்கும், கடுமையான கிணற்றுத் துளை நிலைத்தன்மையின்மை சிக்கல்களுக்கும் வழிவகுக்கிறது. தற்போதைய தொழில்நுட்பங்களால் பாறை அமைப்பு அழுத்தம் மற்றும் பாறையின் இயந்திரவியல் பண்புகள் போன்ற முக்கிய அளவுருக்களைத் துல்லியமாகக் கணிக்க முடியாது, இது அதிக நிச்சயமற்ற தன்மையை உருவாக்கி, கிணற்றுத் துளையின் கீழ் உள்ள இடர் மேலாண்மையை மிகவும் சவாலானதாக ஆக்குகிறது. நடைமுறை ஆய்வு மற்றும் மேம்பாட்டுத் தேவைகளின் அடிப்படையில், கிணற்றை மேலும் ஆழப்படுத்த வேண்டிய அவசியம் ஏற்படக்கூடிய சூழ்நிலைகளில், அபாய அபாயம் உள்ள பகுதிகளைத் திறம்படத் தனிமைப்படுத்துவதற்காக, கிணற்றுத் துளைக் கட்டமைப்பு வடிவமைப்பில் ஒன்று அல்லது இரண்டு மாற்று உட்சுவர்ப் பிரிவுகள் இணைக்கப்பட வேண்டும். இது தொடர்புடைய செலவுகளைக் கணிசமாக அதிகரிக்கும்.

சவால் 2: மிக ஆழமான கிணறுகளில் குழாய்த் தொடரின் அதிகப்படியான எடை, பாதுகாப்பான குழாய் உறை பொருத்தும் செயல்பாடுகளைத் தடுக்கிறது.

மிக ஆழமான துளையிடலின் போது, ​​மெதுவாக நகரும் சேற்றுப்பாறை மற்றும் உயர் அழுத்த உப்பு-ஜிப்சம் அடுக்குகள் போன்ற பாறை அமைப்புகளை எதிர்கொள்ள நேரிடலாம். இதனால், குழாய் உறையின் உருக்குலைவு, சரிவு மற்றும் உடைவு போன்ற அபாயங்கள் ஏற்படுகின்றன. குழாய் உறைக் கம்பிகளின் சுவர் தடிமனை அதிகரிப்பதன் மூலம் இந்த அபாயங்கள் பெரும்பாலும் குறைக்கப்படுகின்றன. மிக நீண்ட சிமெண்ட் பூச்சுப் பகுதிகளைக் கொண்ட சூழ்நிலைகளில், குழாய் உறைக் கம்பிகளின் அதிகப்படியான நீளம் மற்றும் எடை தொடர்பான சிக்கல்கள் தீவிரமடைகின்றன. குறிப்பாக, குழாய் உறைக் கம்பியின் எடை, 12,000 மீட்டர் நீளமுள்ள ஒரு துளையிடும் இயந்திரத்தின் பாதுகாப்பான சுமை வரம்பைக்கூட (900 டன், இது 150 முதல் 180 வயதுவந்த ஆப்பிரிக்க யானைகளின் மொத்த எடைக்குச் சமம்) தாண்டக்கூடும். தற்போதுள்ள துளையிடும் இயந்திரங்களின் தூக்கும் திறன், இத்தகைய கனமான குழாய் உறைக் கம்பிகளைச் சாதாரணமாகத் தொங்கவிடுவதற்கே போதுமானதாக இல்லை. சிக்கல்களின் போது ஏற்படும் திடீர் நிறுத்தச் செயல்பாடுகளைக் கையாள்வதோ அல்லது பாதுகாப்பான இயக்கத்திற்குத் தேவையான இழுவிசைப் பாதுகாப்பு வரம்புகளைப் பூர்த்தி செய்வதோ என்பது இயலாத காரியம்.

15,240 மீட்டர்:2022 அக்டோபரில், ADNOC நிறுவனம் அப்பர் சாகும் களத்தில் உள்ள தனது UZ-688 கிடைமட்டக் கிணற்றின் மூலம், 15,240 மீட்டர் மொத்த ஆழத்தை (அளவிடப்பட்ட ஆழம்) எட்டி, மிக ஆழமான கிணற்றுக்கான புதிய உலக சாதனையை படைத்தது.

சவால் 3: மிக ஆழமான கிணறுகளில் உள்ள கடினமான மற்றும் சிக்கலான பாறை அமைப்புகள், திறமையான பாறை உடைப்பு மற்றும் ஒட்டுமொத்த துளையிடும் வேக அதிகரிப்பைத் தடுக்கின்றன.

மிக ஆழமான கிணறுகளில் உள்ள பாறை அடுக்குகள் சிக்கலானவை, அதிக உராய்வுத்தன்மை கொண்டவை, மற்றும் துளையிடும் திறன் குறைவாக உள்ளன. துளையிடும் திறனை மதிப்பிடுவதற்கான தற்போதைய முறைகள் போதுமானதாக இல்லை மற்றும் முன்கணிப்புத் துல்லியமும் குறைவாக உள்ளது, குறிப்பாக புதிய ஆய்வுப் பகுதிகளில், இது துளையிடும் கருவிகளின் அறிவியல் பூர்வமான வடிவமைப்பு மற்றும் தேர்வைத் கடுமையாகத் தடுக்கிறது. தற்போதைய துளையிடும் கருவிகள் மற்றும் ஊடுருவல் வீதத்தை (ROP) மேம்படுத்தும் கருவிகளின் வரம்பு குறைவாக உள்ளது, மேலும் பாறை அடுக்குகளுக்கு ஏற்ப தகவமைத்துக் கொள்வதிலும் நம்பகத்தன்மையிலும் கட்டுப்பாடுகள் உள்ளன. அதிக வெப்பநிலை மற்றும் அதிக அழுத்தம் (HTHP) உள்ள சவாலான பாறை அடுக்குகளில் அவற்றின் செயல்திறன் குறைவாகவும், சேவைக்காலம் குறைவாகவும் உள்ளது. ஆழமான மற்றும் மிக ஆழமான கிணறுகளில் திறமையான பாறை உடைப்பிற்கான புதிய தொழில்நுட்பங்களை ஆராய வேண்டிய அவசரத் தேவை உள்ளது. மிக நீண்ட பிரிவுகளில் நீரியல் மற்றும் இயந்திர ஆற்றலைக் கடத்துவது சவாலானது, துளையிடும் சரம் முழுவதும் குறிப்பிடத்தக்க உராய்வு அழுத்த இழப்புகள் ஏற்படுகின்றன, இதன் விளைவாக துளையிடும் கருவியில் போதுமான சக்தி கிடைக்காமல் பாறை உடைப்பது கடினமாகிறது.

சவால் 4: அதி ஆழமான உயர் அழுத்த உயர் அழுத்த (HTHP) நிலைமைகளின் கீழ் துளையிடும் திரவத்தின் பாய்வியல் பண்புகளையும் கிணற்றுத் துளையின் நிலைத்தன்மையையும் பராமரித்தல்

மிக ஆழமான துளையிடுதலில், கிணற்றின் உட்புற வெப்பநிலை 200°C-ஐத் தாண்டுகிறது. எனவே, துளையிடும் திரவங்கள் உயர்-வெப்பநிலை எதிர்ப்பு, அதிக அடர்த்தி, உப்பு சகிப்புத்தன்மை மற்றும் நீண்ட கால நிலைத்தன்மை ஆகியவற்றைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். உயர் வெப்பநிலை பொருட்களின் சிதைவை ஏற்படுத்தக்கூடும், உயர் அழுத்தம் பாய்மவியல் கட்டுப்பாட்டைக் கடினமாக்குகிறது, அதிக உப்பு உள்ளடக்கம் அமைப்பின் உறுதியற்ற தன்மையை அதிகரிக்கிறது, மற்றும் நீண்டகால செயல்பாடு எடைப் பொருட்கள் தொய்வடைவதற்கான அபாயத்தைக் கொண்டுள்ளது. இந்த நான்கு செயல்பாட்டுத் தேவைகளின் கலவையானது, மிகப்பெரிய, ஏறக்குறைய வெல்ல முடியாத தொழில்நுட்பச் சவால்களை முன்வைக்கிறது. மேலும், மிக வெப்பமான பாறை அடுக்குகள் ஒப்பீட்டளவில் குளிர்ச்சியான துளையிடும் திரவங்களை எதிர்கொள்ளும்போது ஏற்படும் குளிர்ச்சியால் தூண்டப்படும் விரிசல்கள், அல்லது தீவிர வெப்பநிலைகளின் கீழ் நீரின் செயல்பாட்டில் ஏற்படும் மாற்றங்களால் கிணற்றுத் துளையில் ஏற்படும் உறுதியற்ற தன்மை போன்ற சிக்கல்களைத் தற்போதைய தொழில்நுட்பங்களால் திறம்படக் கையாள முடியாது.

சவால் 5: அதி ஆழமான உயர் அழுத்த நிலை (HTHP) மற்றும் சிக்கலான அழுத்த நிலைமைகளின் கீழ் சிமென்ட் கூழ்மங்கள் மற்றும் அதனுடன் தொடர்புடைய தொழில்நுட்பங்களின் போதாத செயல்திறன்.

மிக அதிக ஆழம், உயர் வெப்பநிலை, நீண்ட சிமென்டிங் பகுதிகள் மற்றும் சிக்கலான அழுத்த அமைப்புகள் போன்ற சூழல்கள், சிமென்ட் கூழ்மத்தின் பண்புகளான தொங்கல் நிலைத்தன்மை, பாய்வியல், வாயு இடப்பெயர்வுக் கட்டுப்பாடு மற்றும் இறுகிய சிமென்ட் வலிமை நிலைத்தன்மை ஆகியவற்றின் மீது மிக அதிகத் தேவைகளை விதிக்கின்றன. திரவ இழப்புக் கட்டுப்பாட்டாளர்கள் மற்றும் தாமதப்படுத்திகள் போன்ற முக்கியமான சேர்க்கைப் பொருட்கள், மிக அதிக வெப்பநிலையில் சிதைவடையலாம் அல்லது அசாதாரணமாக வினைபுரியலாம். இது செயல்பாட்டுக் கோளாறுக்கும், ஆழ்துளையில் ஏற்படக்கூடிய கடுமையான சம்பவங்களுக்கும் வழிவகுக்கும். மிக அதிக வெப்பநிலைச் சூழலானது, சேர்க்கைப் பொருள் அமைப்புக்கும் சிமென்ட் வலிமைக் குறைவைத் தடுக்கும் பொருட்களுக்கும் இடையிலான இணக்கத்தன்மை மீதும் கடுமையான தேவைகளை விதிக்கிறது.

9,396 மீட்டர்:2023-ஆம் ஆண்டில், தாரிம் எண்ணெய் வயலின் குவோலே 3C கிணறு, ஆசியாவிலேயே மிக ஆழமான கிடைமட்டக் கிணறு என்ற சாதனையை (அளவிடப்பட்ட ஆழம்) படைத்தது.

சவால் 6: முக்கிய உபகரணங்கள் மற்றும் கருவிகளின் சகிப்பு வரம்புகளை மீறும் உயர் வெப்பநிலை, உயர் அழுத்த நிலைமைகள்

மிக ஆழமான கிணறுகள், 200°C-க்கு அதிகமான வெப்பநிலை மற்றும் 175 MPa-க்கு அதிகமான அழுத்தம் (இது மரியானா அகழியின் அடிப்பகுதியில் உள்ளதை விட மிகவும் அதிகமான, 17,500 மீட்டர் ஆழத்தில் உள்ள நீரின் அழுத்தத்திற்குச் சமமானது) போன்ற கடுமையான ஆழ்துளை நிலைமைகளை எதிர்கொள்கின்றன. தற்போதுள்ள பெரும்பாலான ஆழ்துளை உபகரணங்களுக்கான வெப்பநிலை வரம்பு சுமார் 175°C ஆகும். மிக அதிக உயர் அழுத்த நிலை (ultra-HTHP), அமிலச் சூழல்கள் மற்றும் வலுவான அதிர்வுகள் போன்ற கடுமையான இயக்க நிலைமைகளின் கீழ், கருவிகள், உபகரணங்கள் மற்றும் கருவிகள் பழுதடைய வாய்ப்புள்ளது. இவற்றில், டார்க் இம்பாக்ட் கருவிகளில் உள்ள மட் மோட்டார் ஸ்டேட்டர்கள் மற்றும் சீல்களில் உள்ள எலாஸ்டோமர் ரப்பர்கள் வீங்கிப் பழுதாதல், MWD/LWD மின்னணு பாகங்களின் செயலிழப்பு அல்லது பேட்டரி பழுது, மற்றும் கம்ப்ளீஷன் கருவிகளின் போதுமான அழுத்த எதிர்ப்புத்திறன் இல்லாமை ஆகியவை அடங்கும். இவை முக்கியமான உபகரணங்களையும் கருவிகளையும் செயலிழக்கச் செய்கின்றன.

சவால் 7: மிக ஆழமான, உயர் அழுத்த உயர் அழுத்த (HTHP) மற்றும் சிறிய விட்டமுள்ள துளைகளிலிருந்து தரவுப் பதிவுத் தொழில்நுட்பத்தின் மீதான புதிய தேவைகள்.

மிக ஆழமான கிணறுகளின் ஆழம், தற்போதைய தரவுப் பதிவு வின்ச்களின் அதிகபட்ச செயல்பாட்டு வரம்பை நெருங்குவதால், உயர் சக்தி டிரக்குகள், உயர் அழுத்தக் கம்பிவடங்கள், பெரிய கொள்ளளவு கொண்ட உருளைகள் மற்றும் அதிக வலிமை கொண்ட தூக்கும் உபகரணங்கள் ஆகியவற்றை உள்ளடக்கிய மின் அமைப்புகளுக்குச் சவால்களை ஏற்படுத்துகிறது. கிணற்றின் ஆழத்தில் உள்ள உயர் அழுத்த நீர்மின்சாரச் சூழல், வழக்கமான அதி உயர் அழுத்த நீர்மின்சாரத் தொடர் கருவிகளின் உச்ச வரம்புகளை நெருங்குகிறது. சர்வதேச அளவில், இத்தகைய சூழ்நிலைகளில் மின்சாரப் படமாக்கம் மற்றும் அணு காந்த ஒத்ததிர்வு போன்ற சிறப்புச் சேவைகளுக்கான முழுமையான கருவிகள் எதுவும் இல்லை. வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்த வரம்புகள் காரணமாகக் கருவி செயலிழக்கும் அபாயம் அதிகமாக உள்ளது, இது பதிவுகள் தோல்வியடைய அல்லது தரம் குறைந்ததாக மாற வழிவகுக்கும். 13,000 மீட்டர் நீளமுள்ள மிக நீண்ட கம்பிவடங்களில் ஏற்படும் சமிக்ஞை வலுவிழப்பு, கம்பிவழிப் பதிவிற்கான தொலை அளவியல் அமைப்புகளைக் கணிசமாகப் பாதிக்கிறது, இதனால் நிலையான தகவல் தொடர்பை உறுதி செய்வது கடினமாகிறது.

சவால் 8: கடுமையான உயர் அழுத்த சூழ்நிலைகளில் பாதுகாப்பான மற்றும் திறமையான கிணறு சோதனையை உறுதி செய்தல்

வாயு நிரப்பப்பட்ட கிணற்றுத் துளையை அடிப்படையாகக் கொண்ட கணக்கீடுகள், ஹைட்ரஜன் சல்பைடு இருக்கும் பட்சத்தில், மிக ஆழமான கிணறுகளுக்கான எதிர்பார்க்கப்படும் அதிகபட்ச மூடப்பட்ட கிணற்று முகப்பு அழுத்தம் 100 MPa-ஐத் தாண்டக்கூடும் என்பதைக் காட்டுகின்றன. பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் கிணறு சோதனை மற்றும் நிறைவு செய்யும் கருவிகள் பொதுவாக 70 MPa மற்றும் 175°C வெப்பநிலைக்கு மதிப்பிடப்பட்டுள்ளன. மிக ஆழமான கிணறுகளுக்கான உற்பத்தி சோதனைத் தொடர்கள் ஒப்பீட்டளவில் சிறிய அளவுகளைக் கொண்டிருந்தாலும், அவற்றுக்கு அதிக வலிமை தேவைப்படுகிறது. சிறப்புப் பொருட்கள் மற்றும் தரமற்ற குழாய் வடிவமைப்புகளைப் பயன்படுத்துவது, அமைப்பு மேம்படுத்தலைச் சிக்கலாக்குவதோடு, அழுத்தப் பகுப்பாய்வு மற்றும் சரிபார்ப்பை மிகவும் சவாலானதாக ஆக்குகிறது. தற்போதைய உயர் அடர்த்தி கொண்ட கிணறு சோதனைத் திரவங்களும், கிணற்றுக்குள்ளான சோதனைக் கருவிகளும் மிக உயர் வெப்பநிலை செயல்பாடுகளின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யத் திணறுகின்றன, இது உகந்த திரவ அமைப்புகளையும் கருவிகளையும் தேர்ந்தெடுப்பதை கடினமாக்குகிறது.