Жобаңыздың негізі: бұрғылау ұңғымаларын тұрақтандырудағы қорғау құбырының маңызы

Бұрғылау ұңғымасының тұрақтылығы мен қауіпсіздігіндегі Жабық шың негізгі рөлі

Қалай Жабық шың Бұрғылау операциялары кезінде ұңғыма құлдырауын болдырмауы

Қорғау құбыры ұңғымалар үшін құрылымдық экзоскелет ретінде әрекет етеді, орташа есеппен 4,300–8,600 PSI сланец тұздарында (2024 жылғы бұрғылау қауіпсіздігі туралы есеп). Бұрғыланған бөлімдерді жалғыз қаптап, ол екі негізгі құлдырау механизмдеріне қарсы тұрады:

1. Консолидацияланбаған топырақтың түсуі жоғарғы қабаттарда (0–500 фут тереңдікте)
2. Балшықтың ісінуі артық тереңдіктерде бұрғылау ерітінділерінің әсер етуінен туындайды

Құбыр өткізгіш – бұл бірінші қорғаныс сызығы – жыртықсыз ұңғылармен салыстырғанда арктикалық тұрақты мұз аймақтарында жүргізілген сынақтар көрсеткендей, беткейдің құлау қаупін 78% дейін азайтады.

Тиімді қолдану арқылы қойнау қысымын басқару Жабық шың Орналастыру

Қазіргі кездегі көпқұбырлы құбырлардың жобалануы қалыңдықтардағы қысымды ұстап тұру үшін гидравликалық бөлу аймақтарын жасайды 15,000 PSI терең қойнауларда. Беткей құбырлары (әдетте API J55 сыныбы) бұрғылау басталғаннан кейінгі алғашқы 48 сағат ішінде 83% терең емес газдың қысымын ұстап тұрады, 2023 жылғы IADC деректері бойынша. Ортаңғы құбыр қысым режимдері арасындағы маңызды өтпелерді шешеді:

Бұл көп деңгейлі тәсіл жобалау және өндіру кезеңдерінде аймақтық бөлу мен өрістің қауіп-қатерін азайтады.

Терең су ұңғыма жобасында қаптаманың істен шығу салдары

2021 жылы Мексика шығанағында болған оқиға нәтижесінде 740 миллион АҚШ доллары жөндеу шығындарына әкеліп соқты. Коррозияланған ортаңғы қаптама тұщы су ақиферіне метанның көшуіне жол ашты. 3D цементті қосылыстың талдау нәтижелері бойынша:

• Қаптаманың 37% ұзындығы бойынша цементтелуі толық емес болды
• 14 000 футтан төменгі 8 қосылыс нүктелерінде жіп ағып шығып тұр
• Сутегі сульфидімен қаныққан аймақтан пайда болған кернеу трескілері

11 айлық құбылысты тоқтату үшін үш түзету ұңғымасы қажет болды – коррозияны бақылау мен екі реттік қаптама конструкциясын қолдану осындай нәтижені болдырмауға мүмкіндік берер еді.

Қаптаманы дұрыс орнату арқылы қоршаған орта мен конструкциялық бүтіндікті қорғау

Ұңғыма бүтіндігі мен қоршаған ортаны қорғау үшін қаптама құбыры маңызды рөл атқарады. Оны дұрыс орнату ұңғыманың ұзақ мерзімді бүтіндігі мен нормативтік сәйкестігін анықтайды.

Нәрлі су ағындарын ластанудан қорғау арқылы Жабық шың жүйелер

Егер ұңғыма құбырлары уақыт өте келе сынап немесе бұзылып кетсе, мұнай, бұрғылау сазы және тұзды су сияқты әртүрлі зиянды заттар жер асты су көздеріне түсіп кетуге мүмкіндік береді. Бұл мұнай мен табиғи газ бұрғылау кезінде жер асты суларының ластануінің негізгі жолдарының бірі болып табылады. Өткен жылы Қоршаған ортаны қорғау агенттігі жүргізген зерттеу маңызды нәтиже көрсетті: API сортты құбырлармен салынған ұңғымалар арзан материалдардан жасалған ұңғымалармен салыстырғанда ластану шығып кету ықтималдығы 89 пайызға аз болатынын көрсетті. Қазіргі кезде көпшілік жаңа бұрғылау қондырғылары қос қабырғалы құрылысты және су өткізгіш тау жыныстарын жабу үшін геополимерден жасалған арнайы цементтік бөгеттерді пайдаланады. Ұңғыма құбырларының бүтіндігін тексеру үшін сыртқы сарапшыларды тартатын компаниялар кейіннен жер асты суларының ластанған аймақтарын тазалау бойынша проблемалардың әлдеқайда азырақ туындауы мүмкін. Бұл туралы 2022 жылғы Ұлттық жер асты сулары ассоциациясының деректерінде шамамен 72 пайызға дейін тазалау жағдайларының азаюы көрсетілген.

Құрылымдық бүтіндікті және ұзақ мерзімді экологиялық қауіпсіздікті теңгеру

Инженерлердің тікелей механикалық талаптарын ұзақ мерзімді экологиялық қорғау мақсаттарымен сәйкестендіру қажет. Негізгі жобалау ескертулеріне кіреді:

• Қысымға шыдамды қаптама тесік ішіндегі күтілетін қысымнан кем дегенде 1,5 есе артық шыдайтындай етіп жасалған
• Гальваникалық коррозиялық буферлер жоғары тұздылықты орталарда
• Реал уақыттың іздейтін системалары сұйықтың қашып кетуі болмас бұрын микроскопиялық жарылымдарды анықтау үшін

Соңғы өнеркәсіптік талдаулар қазіргі заманғы қаптама технологияларының экологиялық жауапкершілікті азайтатынын көрсетті, себебі олардың датчиктері деформация немесе бекіту орындарының істен шығуын уақытылы анықтауға мүмкіндік береді.

Қысқа мерзімді үнемдеу мен ұзақ мерзімді қауіптерді салыстыру: Қаптаманың сапасыз таңдалуын бағалау

Кіші немесе сертификатсыз материалдарды пайдалану алдын ала арзан болып көрінсе де, шын мәнінде компаниялар үшін келешекте қымбатқа түседі. 2022 жылы Техас университетінің жасаған зерттеуіне сәйкес, қораптардың орнына ауыстыру қажет болған жағдайда орташа шығын шамамен 740 000 долларға дейін жетеді, бұл дұрыс орнату үшін бастапқыда кететін шығыннан үш есе артық. Бұл құбылысты саладағы мамандар да жиі байқайды. Пайдаланудың ұзақ мерзімді перспективасы болмаған жағдайда, шалшы тау жыныстарына бір қабатты ПВХ құбырларды орнату әдетте бес жыл ішінде 42% жиілікпен шығып тұрады. Коррозия мәселесі туындайтын аймақтарда катодты қорғау туралы ойлау да қате. Қаржылық зиян тек өндірістің тоқтауымен ғана шектелмейді. Ластау оқиғаларынан кейін компаниялар әрбір кездескен жағдай үшін екі миллионнан астам доллар төлеуі мүмкін.

Оптималды үшін Инженерлік және Жобалау факторлары Жабық шың Жұмыс іздемін

Дизайн жасау Жабық шың Топырақ құрамына және Құдық тереңдігіне негізделген шешімдер

Топырақ түрі құдықты орнату үшін қандай қаптама қажеттілігіне үлкен әсер етеді. Құмды топырақтар құрамында саз басым болатын аймақтарға қарағанда құлдырауға төзімді қаптамаларды талап етеді. 300 метрге дейінгі тереңдіктегі құдықтар үшін жұқа ПВХ құбырлар жақсы жұмыс істейді, бірақ беткейден 800 метр тереңдікке жеткен кезде болат қаптамалар негізгі таңдау нұсқасына айналады, өйткені ондағы күшке қарап қалған материалдар келмейді. 2023 жылы зерттелген 50-ден астам геотермалдық алаңдар бойынша деректерді талдай отырып, инженерлер қаптама өлшемдері мен материалдарын орындағы топырақ құрамына сәйкестендіріп таңдаған жағдайда қызықты нәтиже алынғанын байқады. Ақаулар сол жобалар бойынша орта есеппен 40 пайызға дейін төмендеді, бұл жабдықтарды жалпы талаптарға сүйеніп таңдауға қарағанда құрылыс алаңының жағдайларына сәйкестендіру қаншалықты маңызды екенін көрсетеді.

Қаптама жобалау бойынша нақты уақыт режимінде геотехникалық деректерді пайдалану

Енді тілімдеу бригадалары жобалау кезінде обсадтық құбырлардың техникалық сипаттамаларын бейімдеу үшін жер астындағы сенсорларды пайдаланады. Күтпеген тақтатас қабаттарымен кездескен жағдайда, мысалы, жобаның ортасында жоғары сапалы болатқа ауысу қажет болуы мүмкін. API Spec 5CT тіркелген деректерге сәйкес түзетулер енгізілетін қайталама жұмыс үрдістерін қолдайды:

Бұл бейімделуші стратегия сенімділікті арттырады және артық жобалауды болдырмауға көмектеседі.

Күтілетін геологиялық жүктеме жағдайларына сәйкес келетін қаптау қабырғасының қалыңдығын таңдау

Қабырғаларды жобалағанда инженерлер жоғарыдан тұрақты тау жынысының салмағын (статикалық жүктеме) және жер сілкінісі кезіндегі діріл күштерін (динамикалық кернеу) ескеруі қажет. Мысалы, Оклахомадағы Анардко шоқысында қазушылар сланец аймақтарында қабырғаның қалыңдығын жарты дюймнен үш ширек дюймге дейін арттырған кезде, олардың қаптауларының қызмет ету мерзімі жеті жылдан жуық екі жүз жылға дейін ұлғайып кетті. Бұған ұқсас ұсыныстарды Америкалық мұнай институты да береді. Олардың 5C3 техникалық есебі есептелген мәннен 1,25 есе артық қауіпсіздік коэффициентін қолдануды ұсынады. Бұл қақпақтардың істен шығуына қарсы жеткілікті қорғаныс қамтамасыз етіледі, бірақ қосымша қалың қабырғаларды барлық жерде пайдаланудан аулақ болыңыз, өйткені материалдық шығындар оңтайлы болып қала береді.

Материалдардың жаңа үлгілері мен таңдауы Жабық шың Технология

Болат, ПВХ және композитті салыстыру Жабық шың Өнімділік үшін материалдар

Терең қазба ұңғымаларын бұрғылау саласында болат әлі де күшті болып табылады, негізінен оның 55к-тен 80к psi-ге дейінгі әсер етуші созу беріктігіне байланысты. Әрине, PVC құбырлар шағын орнатулар үшін ақшаны үнемдейді, бірақ олар 140 градус Фаренгейттен асатын ыстықты көтере алмайды, сондықтан олар геотермалдық жобалар немесе қысымы жоғары аймақтар үшін сәйкес келмейді. Қазір шыны арматуралы полимерлер сияқты композиттік материалдардың де танымал болып келе жатқаны туралы айтып жатыр. Бұл материалдар дәстүрлі болат аналогтарынан шамамен 40 пайыз жеңілірек және өрісте жүргізілген сынақтар нәтижелері бойынша коррозияға төтеп бере алатынын көрсетті. Бұндай жұмыстар үшін материалдар таңдаған кезде операторлар бірнеше маңызды аспектілерді ескеруі қажет болады, мысалы...

• Геологиялық кернеу профилдері
• Химиялық әсерге ұшырау қаупі
• Орнату тереңдігіне қойылатын талаптар

Қызмет көрсету мерзімін ұзарту үшін коррозияға тұрақты қаптамалар бойынша жетістіктер

Өткен жылы NACE International жариялаған зерттеуге сәйкес, эпоксидті-фенолдық қоспа бояулар теңіз суы бар ортадағы құбырлардың қызмет ету мерзімін 8-ден 12 жылға дейін ұзартуға болатынын көрсетті. Бұл бояулар неге соншалықты тиімді? Бұлар негізінен кәдімгі мырыштың қорытпалық материалдарын нанотехнологияның көмегімен арттырылған арнайы полимерлік қаптамалармен жабыстырып, көп қабатты жүйелер жасайды. Нәтижесінде жөндеу шығындары едәуір төмендейді – мұнай ұңғымасының толық қызмет ету мерзімі ішінде шаққанда 1 шақырымға шамамен 740 000 АҚШ доллары үнемделеді. Мексика шығанағындағы жұмыстар нәтижелері де басқа деректерді көрсетті. Боялған және боялмаған құбырларды салыстырғанда, қорғаныш қабаты бар құбырлардың үлкен өрілу проблемаларына қарсы 21 пайызға жақсырақ өнімділік көрсеткені анықталды. Теңіз суына тұрақты ортада жұмыс істейтін компаниялар үшін мұндай қорғаныш әрі қаражат үнемдеуге, әрі жұмыстың сенімділігін арттыруға көмектесетін өте маңызды фактор болып табылады.

Қашық орындарға жеткізу қиындықтары мен өнімділігі жоғары материалдар

Жоғары берікті қорытпалар мен композитті материалдар өнімділік бойынша артықшылықтар береді, бірақ оларды қашық аймақтарға жеткізу кезінде үлкен қиындықтар туындайды. McKinsey-дің 2022 жылғы зерттеуіне сәйкес, оларды шығару орнынан қашықтатқан сайын оларды тасымалдау құны экспоненциалды түрде өседі. Нақты сандар шын мәнінде таң қалдыратындай. Әрбір қосымша 1000 миль қашықтыққа тасымалдау құны үш есе артады. Сол себепті Пермий бассейні сияқты аймақтарда жұмыс істейтін операторлар композиттер үшін модульді жасау жүйесін пайдаланып бастады. Бұл жүйелер құрылыс алаңында дәнекерлеу жұмыстарының қажеттілігін екі үштен бірге дейін азайтты. Сол жердегі бригадалар сонымен қатар орнату алдында материалдар стандарттарға сәйкес келетін-келмейтінін тексеру үшін қосымша тексеру құрылғыларын пайдаланады. Бұл тәсіл сапа тексеру процесстерін сақтай отырып жобаның үздіксіз орындалуын қамтамасыз етеді.

Жиі қойылатын сұрақтар

• Қазба ұңғымаларында құбырдың маңызы неде?

  Құбыр корпусы тесіктерге құрылымдық қолдау көрсетеді, жан-жақты жер қысымына төтеп береді және тесіп алу кезінде ыдырау механизмдеріне, мысалы, біртұтас емес топырақтың түсуіне және саздың ісінуіне кедергі жасайды.

• Құбыр корпусы тау жыныстарының қысымын қалай басқарады?

  Құбыр корпусы гидравликалық изоляция аймақтарын құрады, терең қоймалардағы тау жыныстарының қысымын ұстап, тесіп алу және өндіру кезінде қысымнан қорғайды және қысымға байланысты қауіптерді болдырмауға көмектеседі.

• Құбыр корпусын дұрыс орнатудың қоршаған ортаға қандай пайдасы бар?

  Құбыр корпусын дұрыс орнату құбырлардың арнасындағы су көздеріне зиян келтіруші заттардың түсуіне кедергі жасайды, жер асты суларының ластануын және оған байланысты тазалау шараларын азайтады.

• Құбыр корпусы үшін қандай материалдар қолданылады?

  Құбыр корпусы негізінен болаттан, ПВХ және композитті материалдардан жасалады, сонымен қатар геологиялық жағдайлар мен қысым талаптарына сәйкес таңдалады.

• Құбыр корпусындағы қаптама технологияларының дамуы қызмет көрсету мерзімін қалай жақсартады?

  Эпоксидті-фенолдық гибриді сияқты қаптамалар құбыр өмірін тұздау және коррозияға қарсы қорғау арқылы ұзартады және әсіресе тұзды және коррозиялық ортада жөндеу шығындарын азайтады.