Millised on õhupuurimise puudused? Varjatud kulude mõistmine

Air puurimine-mis kasutab vedela muda asemel suruõhku, et eemaldada puurimisjäätmeid, tagab kiirema läbitungimise ja madalamad kulud kõvades formatsioonides. Kuid selle õhupuurimise puudused sisaldavad tõsiseid tegevusriske, mis võivad need eelised tasakaalustada. Nende puuduste eiramine toob kaasa kulukaid puurkaevu kontrollivaid vahejuhtumeid, seadmete rikkeid ja projekti hilinemisi. See artikkel toob välja kriitilised piirangud, mida tuleb planeerida, kasutades selleks väliandmeid ja insenerianalüüsi.

Ebastabiilsed puuraugud Formatsiooni kokkuvarisemise ja ebastabiilsuse riskid

Õhul puudub tihedus ja viskoossus, et mehaaniliselt toetada hapraid moodustisi. Erinevalt puurvedelikest ei loo see hüdrostaatilist rõhu tõket ega filtrikooki, et sulgeda mikromurrusid. Põlevkivi, savi või halvasti konsolideerunud liivades toob see kaasa:

Hõõrdumine ja murenemine: Veetundlikud põlevkivid imavad õhuvoolust õhuniiskust, paisudes ja varisedes puurauku. Sise-Mongoolia operatsioonides ilmnesid >15% savisisaldusega formatsioonid 40% võrra suuremad ebastabiilsusnäitajad võrreldes mudapuuritud lõikudega.

Aukude laiendamine: Suure kiirusega õhuvoolude (>15 m/s) tõttu erodeeruvad toetamata seinad, tekitades ülisuured augud, mis raskendavad tsementeerimist ja suurendavad korpuse kulusid.

Kinnijäänud torujuhtumid: Hiina Xiaoqinlingi kullamaardlates põhjustas 30% puuraugu ebastabiilsus, mis oli seotud õhupuurimisega ja torude kinnijäämisega. Keskmiselt 72 tundi tootmisvälisel ajal (NPT).

Kiirendatud seadmete erosioon: Kiiruse kõrge hind

Õhu väike kandevõime nõuab kõrged rõngaste kiirused (1 500-3 000 ft/min), et tõmmata prahti üles. See muudab puuraugu liivapritsikambriks:

BHA erosioon: Puurikaelused, stabilisaatorid ja tööriistaühendused kannatavad mikrolõike kulumise all. Kõvasti seotud materjalid erodeeruvad 2-5 korda kiiremini kui muda puurimisel. Sichuani basseinis läbi viidud välimetallurgilised katsed näitasid 0,12 mm/tunnis metallkaotust suunatavates seadeldistes.

Pinnaliini kahjustused: Väljalaskepumpade (BOP) tihendid, drosseli kollektorid ja kompressorid lagunevad abrasiivse tolmu tõttu. Colorado Piceance'i basseini käitajad teatasid 60% lühemast BOPi kasutusajast õhupuurimisel.

Erosiooni "kuumad kohad": Muutused voolusuunas (allas, küünarnukid, tiisid) suurendavad kulumist. Appalache'i gaasipuuraukude allakaamerakontrollid näitasid 150 tunni möödudes puurtorus 3 mm sügavaid sooned.

Allveepõlengud ja plahvatused Süütepõhjused

Õhu kokkusurumine kuumutab selle üle 500 °F-ni, mis on piisav tuleohtlike segude süütamiseks. Ainult 5% süsivesinike lisamine tekitab plahvatusohtlikud tingimused:

Biti tulekahjud: Pürofoorsed raudsulfiidid (väävli sisaldavatest formatsioonidest) süttivad hapnikuga kokku puutudes. Lääne-Texase 2022. aasta juhtumi puhul süttis põlema puurauk, mis sulatas puurimisseadmed.

Söeõmbluse riskid: Metaani vabanemine söekivimetaani (CBM) projektides põhjustas 12 dokumenteeritud puuraugu tulekahju Austraalia Boweni basseinis õhupuuritud segmentide ajal.

Leevendamiskulud: Lämmastiku tootmisüksused, mis vähendavad hapniku sisaldust <5%- lisavad $15,000-$25,000/päevas. Vahusüsteemid vähendavad plahvatusohtlikkust, kuid suurendavad veekulu 300 bbl/päevas.

Formatsiooni kahjustus Vee blokeerimine ja läbilaskvuse kadu

Kuigi seda reklaamitakse kui "reservuaarisõbralikku", toob õhk sisse moodustumise kahjustusmehhanismid:

Vee blokeerimine: Puuraukude niiskus kondenseerub pooride kurgudes. Madala läbilaskevõimega gaasikihis (0,1-5 mD) vähendas see Utah' Uinta basseini puuraukude toodangut 30% võrra võrreldes mudaga puuritud offsettidega.

Savi paisumine: Õhust antav niiskus aktiveerib smektiitsavid. Kolumbia Llanose basseinis tehtud puurimisjärgne südamikuanalüüs näitas 90% läbilaskvuse vähenemist paisumisele kalduvates tsoonides.

Süsivesinike oksüdeerimine: Hapnik reageerib kergete õlidega, moodustades viskoosset tõrva, mis ummistab poorid. Kanada käitajad täheldasid 25% madalamat algset tootmismäära õhuga puuritud horisontaalsetes külgtorudes.

Tolmu ja prahi käitlemine: Keskkonnaalased peavalud

Õhupuurimine tekitab 10-20 tonni/tunnis peent kivimistolmu, mis tekitab nähtavaid pilve ja ohustab ohutust:

Ränidioksiidiga kokkupuude: Tolm, mis sisaldab >5% kristallilist ränidioksiidi, ületab OSHA lubatud kokkupuute piirnormi (PEL) 500 jala kaugusel puuraugust. Pennsylvania põlevkivikarjääris võetud proovid näitasid 0,8 mg/m³, mis on kaks korda suurem kui PEL.

Jäätmekogused: Ehkki "ei ole vedeliku auke" on müügiargumendiks, tekitab vaht-õhkpuurimine 400-800 bbl vedelikujäätmeid päevas - sarnaselt väikese mahuga muda süsteemidele.

Mürasaaste: Kompressorite ja väljalaskeseadmete helitugevus on 110-125 dBA. Saksamaa Molasse basseini kogukonnad peatasid projektid mürakaebuste tõttu.

Kinnijäänud toru ja komplikatsioonid puuraugus

Madal määrdeomadused ja suur hõõrdumine muudavad õhupuurimise mehhaanilise kinnijäämise ohtlikuks:

Diferentsiaalne kleepumine: Vaatamata sellele, et ei ole ülekaalulisust, pügatud voodid pakkida ümber BHA. Hiina Zijinshani kaevanduses 22% õhu RC-puurimise NPT, mis tuleneb puurimisest põhjustatud kinni jäämisest.

Võtmepaigalduse sisseehitamine: Kõvades formatsioonides tekivad teravad puurkaevu servad, mis lõksutavad puurkaevu. Korrastamiseks on vaja spetsiaalseid tööriistu, näiteks pöörlevaid jalatseid või freesimist, mis lisab $50,000-$120,000 eurot juhtumi kohta.

Piiratud logimine: Õhu väike tihedus moonutab neutronpoorsuse vahendeid 8-15 pu võrra. Vastupidavustööriistad ebaõnnestuvad ilma juhtiva muda kasutamiseta.

Kui õhupuurimine maksab rohkem: Majanduslik paradoks

Õhupuurimine ei ole üldiselt odavam. Varjatud kulud vähendavad kokkuhoidu:

Allikas: SPE 208905 (2023. aasta Permi basseini puuraukude kulude analüüs).

Sügavates puuraukudes (> 12 000 jalga) väheneb õhu ROP eelis, kuna rõhu kontrollimise keerukus suureneb.

Puuduste vähendamise strateegiad Puuduste vähendamine

Hübriidpuurimise (MPD) hübriidid: Säilitada peaaegu tasakaalustatud rõhk õhu-udu abil, vähendades sissevoolu, hoides samal ajal ROP 2-3x kõrgemal kui muda.

Erosioonikindlad tööriistad: Volframkarbiidist kõvakattega pikendab BHA kasutusiga 200%. Regulaarsed TÜ kontrollid avastavad paksuse vähenemise varakult.

Alumine kuivatamine: Õhukuivatusüksused pärsivad moodustise hüdratatsiooni. Katsed Omaanis tihedate gaasimaardlate juures vähendasid vee blokeerumist 70% abil.

Tolmu allasurumise süsteemid: Märg pesurid või pihustusrõngad vähendavad ränidioksiidi tolmu 85% võrra, hoides ehitusplatsid nõuetele vastavana.

The õhupuurimise puudused-ebastabiilsus, erosioon, tulekahjud ja varjatud kulud nõuavad ranget riskihindamist. Kasutage seda valikuliselt: kõvades, kuivades, süsivesinikuvabades formatsioonides üle 6000 jalga on see muda parem kui muda. Sügavates, poorsetes või reaktiivse kivimiga keskkondades varjutavad selle puudused eelised. Viige alati läbi täielik teostatavusuuring, milles võrreldakse elutsükli kulusid - mitte ainult päevamäärasid - selliste alternatiivide nagu udupuurimine või vahupuurimine.