Offshore-poraustoiminnan uusi raja

Offshore poraus on siirtymässä joihinkin äärimmäisimpiin ympäristöihin maan päällä: ultrasyviä vesiä yli 3000 metriä ja säiliöitä yli 200 °C:n lämpötiloissa. Nämä ultrasyviä ja ultrakuumia muodostumia, joita esiintyy usein Meksikonlahdella, offshore Brasiliassa ja Etelä-Kiinassa, pitävät hallussaan valtavia käyttämättömiä hiilivetyvaroja. Helppopääsyisenä reservinä teollisuus panostaa seuraavan sukupolven teknologioihin, jotta nämä vihamieliset kerrostumat saadaan turvallisesti ja taloudellisesti avattua. Näiden rajojen tunkeutuminen ei ole vain tekniikkahermoon vaan strateginen välttämättömyys energian toimitusvarmuuden ja innovaatioiden testausalustan kannalta, joka voisi muokata koko tuotantoketjun alkupään alaa.

Tulevaisuuden teknologiset innovaatiot

Erittäin syvän ja kuuman porauksen edistyminen riippuu useista läpimurtoteknologioista, jotka vastaavat paineen, lämpötilan ja syvyyden asettamiin perushaasteisiin.

Korkeapaineiset, korkeapaineiset laitteet

Vakioporaustyökalut eivät toimi yli 150°C ja 10.000 psi. HTHP-luokitellut puhallussuojaimet, putkistot ja alareikäelektroniikka toimivat nyt luotettavasti 230°C:ssa ja 20.000 psi:ssä. Esimerkiksi Baker Hughes ja Schlumberger ovat kehittäneet [] metallisealed liittimet ja elektroniset paketit[, jotka kestävät toistuvaa lämpökiertoa. Maaöljy-insinöörien yhteisö[ raportoi, että kehittyneet elastomeerit ja keramiikka ovat pidentämässä komponenttien elinaikaa näissä järjestelmissä.

Kehittyneet porausnesteet

Tavanomaiset vesi- ja öljypohjaiset muta- ja homeet hajoavat äärimmäisessä kuumuudessa, menettävät reologian ja aiheuttavat hyvin epävakaata. Uudet synteettiset nesteet, joissa on nanoaddiktaatteja, säilyttävät viskositeettia ja tiheyttä 250 °C:ssa. Nämä nesteet vähentävät myös muodostumisvaurioita ja parantavat tunkeutumisnopeutta. [Halliburton[] on ottanut Meksikonlahdella käyttöön lämpötilaa sietäviä inverttiemulsiojärjestelmiä, jotka pysyvät vakaina viikkoja pohjanreiän yli 200 °C:n lämpötiloissa.

Reaaliaikainen seuranta ja digitaaliset kaksoset

Ultrasyvä kaivot vaativat split-second päätöksiä. Kuituoptinen hajautettu lämpötila ja paine anturi, yhdistettynä muta-pulssi telemetria, tarjoavat reaaliaikaista alasajodataa. Koneen oppimisalgoritmit ennustaa bitti kulumista, muodostumista muutoksia ja potkuja. Digitaaliset kaksoset . Virtuaaliset kopiot kaivon ....saada operaattorit simuloimaan poraus skenaarioita ja optimoida parametreja ennen pyörittämistä bitti. Equinor käyttää digitaalista kaksostekniikkaa Johan Sverdrup kenttä vähentää ei-tuotannollista aikaa 15%.

Kaivova vakaus ja hallittu paineporaus

Erittäin syvällä olevissa säiliöissä huokos-murtumapaineikkuna on partaterä-ohut. Hallitut paineporausjärjestelmät (MPD) ohjaavat juuri rengaspaineita estämään tulvat ja häviöt. Automaattiset kuristussarjat säätävät vastapainetta dynaamisesti, mikä mahdollistaa porauksen aiemmin poraamattomilla alueilla. [Weatherford MPD-järjestelmää on käytetty menestyksekkäästi Etelä-Kiinan kaivoissa, joissa on 200-tangon painegradientti.

The Harsh Reality: Haasteita ultrasyvällä ja ultrakuuma Reservoirs

Teknologian eduista huolimatta esteet ovat edelleen suuria. Kuhunkin porauskampanjaan liittyy ainutlaatuinen yhdistelmä lämpö-, mekaanisia ja geologisia vaaroja.

  1. Vaatimus Hajoaminen:[] 250°C:ssa martensistiset teräkset syövyttävät nopeasti; elastomeerit ja elektroniikka epäonnistuvat. HTHP-luokitelluillakin osilla keskimääräinen vika-aika on murto-osa siitä perinteisissä kaivoissa. Usein kompastuskivien vaihto aiheuttaa päiviä ja miljoonia dollareita kaivoon.
  2. Blowout riski:[[] Ultra-korkea paineet lisäävät energiaa käytettävissä puhaltaa ulos. Katastrofillinen vika syvässä vedessä voi olla lähes mahdotonta sulkea. Kuten 2010 Macondo katastrofi osoitti. Ala on ottanut käyttöön hyvin eheä estevarmenne, reaaliaikainen luumu valvonta, ja merenalaiset raja pinot mitoitettu 15,000 psi.
  3. Kompleksi Geologia:[ Ultrasyviä varastoja ovat usein suolan diaspireissa, suolan alla muodostumissa tai tektonisesti aktiivisilla alueilla. Suolavirrat, liikkuvat liuskekivi ja kapea huokospainegradientit aiheuttavat verenkiertoa ja juuttunutta putkea. Esiporauksen seismiset kuvantaminen ja 3D-geologiset mallit ovat välttämättömiä mutta vielä epätäydellisiä.
  4. Logistiikka ja kustannukset:[ Harjoittelualukset voivat toimia 3 000 m veden kustannukset yli 500 000 dollaria päivässä. Yksi ultrasyvä hyvin voi ylittää 100 miljoonaa dollaria. Taloudellinen riski on valtava, erityisesti haihtuvien öljyn hinnat.
  5. Ympäristön herkkyys:[ Ultra-dewater-ekosysteemit ovat huonosti ymmärrettäviä. Merenalaiset puhallusaallot vapauttavat öljyä ja kaasua syvyyksissä, joissa luonnonhiilivedyt ovat niukkoja ja mikrobien hajoaminen on hidasta. Leikkuujäte, kemiallinen päästö ja melusaaste on minimoitava tiukkojen lupien avulla.

Ympäristö- ja taloustasapainotuslaki

Ultrasyvien, ultrakuumien säiliöiden mahdolliset edut ovat valtavat. Yhdysvaltain geologinen tutkimus arvioi, että syvävesi- (>500 m) ja ultrasyvävesi-varannoissa on yli 300 miljardia öljybarrelia. Kuitenkin kustannukset ja ympäristöriskit vaativat tiukkaa suunnittelua ja sääntelyä.

Taloudelliset kuljettajat

Breakeven kustannukset nämä varastot ovat laskeneet $ 80/boe vuonna 2014 noin $ 40..50/boe tänään, kiitos paremman poraustehon ja paremman hyvin tuottavuutta. Suuria toimijoita kuten [.Shell[] ja ] Petrobras[] ovat kehittämässä jättimäisiä ultrasyviä kenttiä Santos Basin ja Meksikonlahden, jotka tuottavat ylöspäin 200.000 barrelia päivässä kukin. Edut mittakaavassa ja jaettu infrastruktuuri parantaa edelleen tuottoja.

Ympäristönsuojelu

Sääntelyjärjestelmät.Säädökset.kuten Bureau of Safety and Environmental Enforcement (BSEE) Yhdysvalloissa ja Health and Safety Executive (HSE) Yhdistyneessä kuningaskunnassa.Mandate turvallisuustapaukset, puhallussulkuharjoitukset ja ympäristösuunnitelmat. Uusi käyttöönotto vedenalainen hajautusaineet ja eristämis kupolit, kuten Marine Well Consitment Company järjestelmä, voi sulkea vuotaa hyvin ilman pintainterventiota. Teollisuusryhmät rahoittavat myös tutkimusta syvänmeren öljyvuotojen vaikutuksia ja kunnostustekniikoita.

Tie eteenpäin: Yhteistyö ja jatkuva innovaatio

Offshore-porauksen tulevaisuus ultrasyvien ja ultrakuumien säiliöiden osalta muotoillaan kolmella pilarilla: teknologian integrointi[, ]-sääntelyn kehitys[] ja ]-työvoimatuotannon kehittäminen[].

Tekniikan puolella näemme, että itsenäiset porausjärjestelmät, nosturin kaasunkäsittely ja vedenalaiset sähköpumput, jotka kykenevät 250 °C:een. Tekoälyn käytöstä reaaliaikaiseen geomekaaniseen analyysiin tulee standardi, mikä vähentää porausta NPT 20.30%.

Sääntelykehysten on pysyttävä uusien rajojen tahdissa. HTHP-laitteiden luokittelun, hyvin valvonnan sertifioinnin ja ympäristövalvonnan kansainväliset standardit on yhdenmukaistettava eri lainkäyttöalueilla. Kansainvälisen porausurakoitsijoiden järjestön (IADC) kaltaiset yhteistyöelimet ovat jo laatimassa päivitettyjä ohjeita.

Lisäksi teollisuus tarvitsee uuden sukupolven porausinsinöörejä ja geotieteilijöitä, jotka ovat koulutettuja äärimmäisiin ympäristötoimiin. Yliopistot ja yritykset ovat mukana erityisopetuksessa ja simulaattoripohjaisessa koulutuksessa.

Kun me menemme syvimpiin ja kuumimpiin tekoaltaisiin, saavutettavissa ja mahdottomissa olevien välinen raja hämärtyy edelleen. Kestävällä investoinnilla, tiukalla turvallisuudella ja kekseliäisyydellä nämä rajat tuottavat kriittistä energiaa vuosikymmeniä eteenpäin ja asettavat samalla näyttämön vieläkin rohkeammille tutkimuksille meren pohjan alla.