Kokie yra oro gręžimo trūkumai? Suprasti paslėptas išlaidas

Oro gręžimas-Naudojant suspaustą orą, o ne skystąjį purvą išpjovoms pašalinti, galima pasiekti greitesnį įsiskverbimo greitį ir mažesnes sąnaudas kietuose sluoksniuose. Tačiau jo oro gręžimo trūkumai apima rimtą veiklos riziką, kuri gali atsverti šią naudą. Šių trūkumų ignoravimas lemia brangiai kainuojančius gręžinio kontrolės incidentus, įrangos gedimus ir projekto vėlavimus. Šiame straipsnyje atskleidžiami svarbiausi apribojimai, kuriuos privalote planuoti, remdamiesi lauko duomenimis ir inžinerine analize.

Nestabilių gręžinių gręžinių suirimo ir nestabilumo rizika

Oro tankis ir klampumas nėra tokie dideli, kad mechaniškai palaikytų trapius darinius. Skirtingai nei gręžimo skysčiai, jis nesukuria hidrostatinio slėgio barjero ar filtro pyrago, kad užsandarintų mikroįtrūkimus. Skalūnuose, molyje ar prastai sutvirtėjusiuose smėliuose tai lemia:

Įgriuvos ir nuogulos: Vandeniui jautrūs skalūnai iš oro srauto sugeria atmosferos drėgmę, išbrinksta ir suyra į gręžinį. Vidinėje Mongolijoje vykdytuose darbuose sluoksniuose, kuriuose yra >15% molio, nestabilumo rodikliai buvo 40% didesni, palyginti su purvo gręžiamomis atkarpomis.

Skylės išplėtimas: Nepalaikomos sienelės ardomos didelio greičio oro srautų (>15 m/s), todėl susidaro per didelės skylės, kurios apsunkina cementavimą ir didina korpuso išlaidas.

Įstrigusio vamzdžio incidentai: Kinijos Xiaoqinlingo aukso telkiniuose gręžinio nestabilumas sukėlė 30% su oro gręžimu susijusių įstrigusių vamzdžių atvejų. Vidutiniškai 72 valandos neproduktyvaus laiko (NPT).

Spartesnė įrangos erozija: Didelė didelio greičio kaina

Dėl mažos oro keliamosios galios reikia didelio žiedinio greičio (1 500-3 000 pėdų per minutę), kad būtų galima pakelti atraižas. Dėl to gręžinio šulinys virsta smėliagaudės kamera:

BHA erozija: Gręžimo apvadai, stabilizatoriai ir įrankių jungtys dėvisi dėl mikroįpjovimų. Kietųjų juostų medžiagos eroduoja 2-5 kartus greičiau nei gręžiant purvu. Atlikus lauko metalurgijos bandymus Sičuano baseine, nustatyta, kad kryptinio gręžimo mazguose per valandą prarandama 0,12 mm metalo.

Paviršiaus linijos pažeidimai: Nuo abrazyvinių dulkių ardomi išsiveržimo prevencijos (BOP) sandarikliai, droseliniai kolektoriai ir kompresoriai. Kolorado valstijos Piceance baseino operatoriai pranešė apie 60% trumpesnį BOP tarnavimo laiką gręžiant oru.

Erozijos "karštieji taškai": Srauto krypties pokyčiai (posūkiai, alkūnės, trišakiai) sustiprina nusidėvėjimą. Apalačų valstijoje esančiuose dujų gręžiniuose po 150 valandų gręžimo vamzdžiuose kameromis aptikta 3 mm gylio griovelių.

Gręžinių gaisrai ir sprogimai Užsidegimo sukėlėjai

Suspaudus orą, jis įkaista iki >500°F - pakankamai, kad užsidegtų degūs mišiniai. Pridėjus tik 5% angliavandenilių, susidaro sprogimo sąlygos:

Bitų gaisrai: Piroforiniai geležies sulfidai (iš sieros turinčių darinių) kibirkščiuoja, kai susiduria su deguonimi. 2022 m. Vakarų Teksase įvykusio incidento metu užsidegė gręžinio dugno mazgas ir išsilydė gręžimo stygos įrankiai.

Rizika, susijusi su akmens anglių klodais: Dėl metano išsiskyrimo anglies klodo metano (CBM) projektuose Australijos Boweno baseine oro gręžinių segmentuose kilo 12 užfiksuotų gaisrų.

Poveikio švelninimo išlaidos: Azoto gamybos vienetai, mažinantys deguonies kiekį iki <5%, pridėkite $15 000-$25 000 per dieną. Putų sistemos sumažina sprogstamumą, bet padidina vandens suvartojimą 300 barelių per dieną.

Vandens blokavimas ir pralaidumo praradimas

Nors ir skelbiama, kad oras yra "draugiškas telkiniams", jis sukelia formų pažeidimo mechanizmus:

Vandens blokavimas: Gręžinyje esanti drėgmė kondensuojasi porų kakleliuose. Mažo pralaidumo dujų telkiniuose (0,1-5 mD) tai sumažino gavybą 30% Jutos valstijos Uintos baseino gręžiniuose, palyginti su gręžinių, kuriuose buvo gręžta su purvu, kompensacijomis.

Molio patinimas: Oro tiekiama drėgmė suaktyvina smektitinius molius. Po gręžimo Kolumbijos Llanos baseine atlikta šerdies analizė parodė, kad 90% sumažino pralaidumą zonose, kuriose yra polinkis brinkti.

Angliavandenilių oksidacija: Deguonis reaguoja su lengvaisiais aliejais ir sudaro klampią dervą, kuri užkemša poras. Kanados operatoriai pastebėjo 25% mažesnius pradinius gavybos rodiklius ore išgręžtuose horizontaliuose šoniniuose gręžiniuose.

Dulkių ir atraižų tvarkymas: Aplinkosaugos galvos skausmas

Gręžiant oru susidaro 10-20 tonų per valandą smulkių uolienų dulkių, dėl kurių susidaro matomi dūmai ir kyla pavojus saugai:

Silicio dioksido poveikis: Dulkės, kuriose yra >5% kristalinio silicio dioksido, viršija OSHA leistinas poveikio ribas (PEL) 500 pėdų atstumu nuo platformos. Paėmus mėginius Pensilvanijos skalūnų aikštelėse, nustatyta 0,8 mg/m³ - dvigubai daugiau nei PEL.

Atliekų kiekis: Nors "jokių skysčių duobių" yra privalumas, gręžiant oro putomis susidaro 400-800 barelių skysčių atliekų per dieną - panašiai kaip ir mažos apimties purvo sistemose.

Triukšmo tarša: Kompresoriai ir išmetamosios dujos skleidžia 110-125 dBA. Vokietijos Molasės baseino bendruomenės sustabdė projektus dėl skundų, susijusių su triukšmu.

Įstrigęs vamzdis ir gręžinio komplikacijos

Dėl mažo tepumo ir didelės trinties pneumatinis gręžimas yra linkęs mechaniškai užsikirsti:

Diferencialinis klijavimas: Nepaisant to, kad nėra pusiausvyros pertekliaus, auginių guoliai suspaudžiami aplink BHA. Kinijos Zijinshan kasykloje 22% oro RC gręžimo NPT susidarė dėl pjūvių sukelto prilipimo.

Pagrindo sėdynės tvirtinimas: Kietuose sluoksniuose susidaro aštrios gręžinio keteros, kurios užspaudžia gręžimo virves. Jiems ištaisyti reikia specializuotų įrankių, pavyzdžiui, rotacinių batelių arba frezavimo, o tai sudaro 1TP450 000-1TP4120 000 už kiekvieną incidentą.

Ribota medienos ruoša: Mažas oro tankis iškreipia neutronų poringumo įrankius 8-15 pu. Rezistenciniai įrankiai be laidaus purvo nesuveikia.

Kai oro gręžimas kainuoja brangiau: Ekonominis paradoksas

Oro gręžimas ne visada yra pigesnis. Sutaupytas lėšas mažina paslėptos išlaidos:

Šaltinis: SPE 208905 (2023 m. Permiano baseino gręžinių sąnaudų analizė).

Giliuose gręžiniuose (> 12 000 pėdų) oro ROP pranašumas mažėja, nes didėja slėgio valdymo sudėtingumas.

Trūkumų mažinimo strategijos

Valdomo slėgio gręžimo (MPD) hibridai: Palaikykite beveik subalansuotą slėgį su oro dulksna, sumažindami srautus ir išlaikydami 2-3 kartus didesnį ROP nei purvo.

Erozijai atsparūs įrankiai: Volframo karbido kietasis paviršius prailgina BHA tarnavimo laiką iki 200%. Reguliarūs UT patikrinimai anksti užfiksuoja storio sumažėjimą.

Gręžinių sausinimas: Oro džiovinimo įrenginiai slopina formų hidrataciją. Bandymai Omano sandariuose dujų telkiniuose sumažino vandens blokavimą 70%.

Dulkių slopinimo sistemos: Drėgni šveitikliai arba rūko žiedai sumažina silicio dioksido dulkių kiekį iki 85%, todėl objektai atitinka reikalavimus.

Svetainė oro gręžimo trūkumai-nestabilumas, erozija, gaisrai ir paslėptos sąnaudos reikalauja griežto rizikos vertinimo. Naudokite jį pasirinktinai: kietose, sausose, angliavandenilių neturinčiose aukštesnėse nei 6 000 pėdų vietose jis pranoksta purvą. Giliai esančiose, poringose ar reaktyvių uolienų aplinkose jo trūkumai užgožia privalumus. Visada atlikite išsamią galimybių studiją, kurioje būtų lyginamos viso gyvavimo ciklo sąnaudos, o ne tik dienos normos, su alternatyvomis, pavyzdžiui, gręžimu migla ar putomis.