የነዳጅ ሳይንስ፡- እጅግ በጣም ጥልቅ የሆኑ ጉድጓዶች ለመቆፈር በጣም አስቸጋሪ የሆኑት ለምንድነው?

ፈተና 1፡ እጅግ በጣም ጥልቅ በሆኑ ጉድጓዶች ውስጥ ውስብስብ የግፊት ስርዓቶች ውስብስብ የጉድጓድ መዋቅር ዲዛይን

እጅግ ጥልቅ ጉድጓዶች ወደ ብዙ የጂኦሎጂካል ቅርጾች ዘልቀው በመግባት በጣም ውስብስብ እና እርስ በርስ የተሳሰሩ የቀዳዳ ግፊት ስርዓቶችን ያጋጥማቸዋል። ከፍተኛ ግፊት እና ዝቅተኛ ግፊት ያላቸው ዞኖች ተለዋጭ ሲሆኑ እንደ ምስረታ ውድቀት፣ የተጣበቀ ቧንቧ፣ የደም ዝውውር መጥፋት እና ምቶች ያሉ ተደጋጋሚ እና እርስ በርስ የተሳሰሩ ችግሮችን ያስከትላሉ። ለከፍተኛ ጥልቅ ምስረታዎች የቁፋሮ መረጃ እጥረት አለ፣ እና ለቀዳዳ ግፊት ትንበያ የሚገኘው የመሬት መንቀጥቀጥ እና የምዝግብ ማስታወሻ መረጃ ውስን እና ጥራት የሌለው ነው። አስተማማኝ የማጣቀሻ መረጃ እጥረት፣ ቁፋሮ በሚደረግበት ጊዜ በእውነተኛ ጊዜ የግፊት ክትትል ላይ ብቻ ከመተማመን ገደቦች ጋር ተዳምሮ፣ የስርዓት ግፊቶችን በመተንበይ ረገድ ከፍተኛ ችግሮች እና ዝቅተኛ ትክክለኛነት ያስከትላል። ይህ በመፈጠር ግምገማ ላይ ከፍተኛ ስህተቶችን፣ የካሼ አቀማመጥ ጥልቀት እና የቁፋሮ ፈሳሽ ጥግግት ተገቢ ያልሆነ ዲዛይን እና ከባድ የጉድጓድ አለመረጋጋት ችግሮችን ያስከትላል። የአሁኑ ቴክኖሎጂዎች እንደ የመፍጠር ግፊት እና የድንጋይ ሜካኒካል ባህሪያት ያሉ ቁልፍ መለኪያዎችን በትክክል መተንበይ አይችሉም፣ ይህም ከፍተኛ እርግጠኛ አለመሆንን ይፈጥራል እና የጉድጓድ አደጋ አስተዳደርን እጅግ ፈታኝ ያደርገዋል። ጉድጓዱን የበለጠ ጥልቀት ማድረግ አስፈላጊ በሚሆንበት ተግባራዊ ፍለጋ እና የልማት ፍላጎቶች ላይ በመመስረት፣ የጉድጓድ ጉድጓድን የበለጠ ጥልቀት ማድረግ አስፈላጊ በሚሆንበት ጊዜ፣ የጉድጓድ ጉድጓድ መዋቅር ዲዛይን አንድ ወይም ሁለት የአደጋ ስጋት ዞኖችን ውጤታማ በሆነ መንገድ ለመለየት አንድ ወይም ሁለት የአደጋ መከላከያ ክፍሎችን ማካተት አለበት፣ ይህም ተያያዥ ወጪዎችን በእጅጉ ይጨምራል።

ፈተና 2፡ እጅግ በጣም ጥልቅ በሆኑ ጉድጓዶች ውስጥ ከመጠን በላይ የሆነ የቧንቧ መስመር ክብደት ደህንነቱ የተጠበቀ የክዳን አሠራርን ይከለክላል

እጅግ በጣም ጥልቅ የሆነ ቁፋሮ እንደ የሚንሳፈፍ ጭቃማ ድንጋይ እና ከፍተኛ ግፊት ያለው የጨው-ጂፕሰም ንብርብሮች ያሉ ቅርጾችን ሊያጋጥማቸው ይችላል፣ ይህም የመገጣጠሚያ መበላሸት፣ የመፍረስ እና የመሰባበር አደጋን ያስከትላል። እነዚህ አደጋዎች ብዙውን ጊዜ የሚቀነሱት የሽቦ ሕብረቁምፊዎችን የግድግዳ ውፍረት በመጨመር ነው። በጣም ረጅም የሲሚንቶ ክፍሎች ባሉበት ሁኔታ፣ የቧንቧ ሕብረቁምፊዎች ከመጠን በላይ ርዝመት እና ክብደት ጉዳዮች በግልጽ ይታያሉ። በተለይም፣ የሽቦ ሕብረቁምፊው ክብደት ከ12,000 ሜትር ርዝመት (900 ቶን፣ ከ150 እስከ 180 የአዋቂ የአፍሪካ ዝሆኖች ድምር ክብደት ጋር እኩል) ደህንነቱ የተጠበቀ የመጫኛ ገደብ ሊበልጥ ይችላል። የነባር መሣሪያዎች የማንሳት አቅም እንደዚህ ያሉ ከባድ የሽቦ ሕብረቁምፊዎችን በተለምዶ ለማንጠልጠል በቂ አይደለም፣ በችግሮች ወቅት የመንገዳገድ ስራዎችን ለማስተናገድ ወይም ደህንነቱ በተጠበቀ ሁኔታ ለማስኬድ የሚያስፈልጉትን የመለጠጥ ደህንነት ህዳጎችን ለማሟላት ይቅርና።

15,240 ሜትር፡በጥቅምት 2022 ADNOC በላይኛው ዛኩም መስክ ላይ በሚገኘው UZ-688 አግድም ጉድጓድ ውስጥ በመቆየት ጥልቅ ለሆነው ጉድጓድ አዲስ የዓለም ክብረወሰን አስመዝግቧል፤ ይህም አጠቃላይ ጥልቀት (የተለካ ጥልቀት) 15,240 ሜትር ደርሷል።

ፈተና 3፡ እጅግ በጣም ጥልቅ በሆኑ ጉድጓዶች ውስጥ ጠንካራ እና ውስብስብ ቅርጾች ውጤታማ የድንጋይ መሰበር እና አጠቃላይ የቁፋሮ ፍጥነትን ይከላከላሉ

እጅግ በጣም ጥልቅ በሆኑ ጉድጓዶች ውስጥ የሚፈጠሩት ቅርጾች ውስብስብ፣ በጣም ሻካራ እና ደካማ የመቆፈሪያ አቅም አላቸው። አሁን ያሉት የቁፋሮ አቅም ግምገማ ዘዴዎች በቂ አይደሉም እና በተለይም በአዲስ የምርምር አካባቢዎች ትንበያ ትክክለኛነት የላቸውም፣ ይህም የቁፋሮ ቢትስን ሳይንሳዊ ዲዛይን እና ምርጫ በእጅጉ ያደናቅፋል። የአሁኑ የቁፋሮ ቢትስ እና የመዝጊያ ፍጥነት (ROP) ማሻሻያ መሳሪያዎች ክልል ውስን ነው፣ በመፈጠር ተለዋዋጭነት እና አስተማማኝነት ላይ ገደቦች አሉት። ውጤታማነታቸው ደካማ ነው፣ እና በከፍተኛ ሙቀት እና ከፍተኛ ግፊት (HTHP) ሁኔታዎች ውስጥ አስቸጋሪ በሆኑ ቅርጾች የአገልግሎት ዕድሜ አጭር ነው። በጥልቅ እና እጅግ በጣም ጥልቅ ጉድጓዶች ውስጥ ውጤታማ የድንጋይ መሰበርን ለማግኘት አዳዲስ ቴክኖሎጂዎችን ማሰስ አስቸኳይ ፍላጎት አለ። የሃይድሮሊክ እና የሜካኒካል ኃይል ስርጭት እጅግ በጣም ረጅም በሆኑ ክፍሎች ላይ ፈታኝ ነው፣ በመቆፈሪያ ገመድ ላይ ከፍተኛ የግጭት ግፊት ኪሳራዎች ስላሉት በቢቱ ላይ በቂ ኃይል እንዳይኖር እና የድንጋይ መሰበርን አስቸጋሪ ያደርገዋል።

ፈተና 4፡ የቁፋሮ ፈሳሽ ሬዮሎጂን እና የጉድጓድ መረጋጋትን እጅግ በጣም ጥልቅ በሆነ የኤችቲኤችፒ ሁኔታዎች ውስጥ ማቆየት

እጅግ ጥልቅ የሆነ ቁፋሮ ከ200°ሴ በላይ የሆነ የጉድጓድ ሙቀት ያጋጥመዋል፣ ይህም የቁፋሮ ፈሳሾች ከፍተኛ የሙቀት መጠን መቋቋም፣ ከፍተኛ ጥግግት፣ የጨው መቻቻል እና የረጅም ጊዜ መረጋጋት እንዲኖራቸው ይጠይቃል። ከፍተኛ የሙቀት መጠኖች የቁሳቁስ ውድቀት ሊያስከትሉ ይችላሉ፣ ከፍተኛ ግፊት የሩዮሎጂ ቁጥጥርን አስቸጋሪ ያደርገዋል፣ ከፍተኛ የጨው ይዘት የስርዓት አለመረጋጋትን ያባብሳል፣ እና ለረጅም ጊዜ የሚሰራ የአሠራር ሂደት የክብደት ቁሶችን የመውረድ አደጋን ያስከትላል። የእነዚህ አራት ተግባራዊ ፍላጎቶች ጥምረት እጅግ በጣም ብዙ እና ሊቋቋሙት የማይችሉ ቴክኒካዊ ተግዳሮቶችን ያስከትላል። በተጨማሪም፣ አሁን ያሉ ቴክኖሎጂዎች እጅግ በጣም ሞቃት ቅርጾች በአንጻራዊ ሁኔታ ቀዝቃዛ የቁፋሮ ፈሳሾች ሲያጋጥሟቸው እንደ ማቀዝቀዣ ምክንያት የሚመጣ ስብራት ወይም በከፍተኛ የሙቀት መጠን በውሃ እንቅስቃሴ ለውጦች ምክንያት የሚመጣ የጉድጓድ አለመረጋጋት ያሉ ችግሮችን በብቃት መፍታት አይችሉም።

ፈተና 5፡ እጅግ በጣም ጥልቅ በሆነ የኤችቲኤችፒ እና ውስብስብ የግፊት ሁኔታዎች ስር የሲሚንቶ ዝቃጭ እና ተያያዥ ቴክኖሎጂዎች በቂ ያልሆነ አፈፃፀም

እጅግ በጣም ጥልቅ፣ ከፍተኛ ሙቀት፣ ረጅም የሲሚንቶ ክፍሎች እና ውስብስብ የግፊት ስርዓቶችን የሚያካትቱ ሁኔታዎች በሲሚንቶ ዝቃጭ ባህሪያት ላይ እጅግ በጣም ከፍተኛ ፍላጎቶችን ያስከትላሉ፣ ይህም የእገዳ መረጋጋት፣ የሩዮሎጂ፣ የጋዝ ፍልሰት ቁጥጥር እና የሲሚንቶ ጥንካሬ መረጋጋትን ያካትታል። እንደ ፈሳሽ መጥፋት መቆጣጠሪያዎች እና ሪተርንደሮች ያሉ ወሳኝ ተጨማሪዎች እጅግ በጣም ከፍተኛ ሙቀት ባለበት ወቅት ሊበሰብስ ወይም ያልተለመደ ምላሽ ሊሰጡ ይችላሉ፣ ይህም ወደ ተግባራዊ ውድቀት እና ከባድ የጉድጓድ ቁልቁለት ክስተቶች ሊያመራ ይችላል። እጅግ በጣም ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው አካባቢ በተጨማሪ ስርዓቱ እና በሲሚንቶ ጥንካሬ ወደኋላ መመለስን የሚከላከሉ ቁሳቁሶች መካከል ያለውን ተኳሃኝነት በተመለከተ ጥብቅ መስፈርቶችን ያስቀምጣል።

9,396 ሜትር፡እ.ኤ.አ. በ2023 የታሪም ኦይልፊልድ የጉሌ 3C ጉድጓድ በእስያ ውስጥ እጅግ ጥልቅ የሆነውን አግድም ጉድጓድ (የተለካ ጥልቀት) ሪከርድ አስመዝግቧል።

ፈተና 6፡ የኤችቲኤችፒ ሁኔታዎች ከወሳኝ መሳሪያዎች እና መሳሪያዎች የመቻቻል ገደቦችን ማለፍ

እጅግ ጥልቅ ጉድጓዶች ከ200°ሴ በላይ የሙቀት መጠን እና ከ175 MPa በላይ ግፊት ያላቸው ከፍተኛ የጉድጓድ ሁኔታዎች ያጋጥሟቸዋል (በ17,500 ሜትር ጥልቀት ካለው የውሃ ግፊት ጋር እኩል ነው፣ ከማሪያና ትሬንች ግርጌ ካለው በጣም የላቀ)። ለአብዛኛዎቹ ነባር የጉድጓድ መሳሪያዎች የሙቀት ገደብ 175°ሴ አካባቢ ነው። እጅግ በጣም ከፍተኛ ኤችቲኤችፒ ባላቸው አስቸጋሪ የአሠራር ሁኔታዎች ውስጥ፣ አሲዳማ አካባቢዎች እና ጠንካራ ንዝረቶች፣ መሳሪያዎች፣ መሳሪያዎች እና መሳሪያዎች ለመውደቅ የተጋለጡ ናቸው። እነዚህም በጭቃ ሞተር ስታተሮች እና በጉልበት ተጽዕኖ መሳሪያዎች ውስጥ ማኅተሞች ውስጥ የኤላስቶመር ጎማዎች እብጠት እና እርጅና፣ የMWD/LWD ኤሌክትሮኒክ ክፍሎች ብልሽት ወይም የባትሪ ውድቀት እና የማጠናቀቂያ መሳሪያዎች በቂ ያልሆነ የግፊት መቋቋምን ያካትታሉ፣ ይህም ወሳኝ መሳሪያዎችን እና መሳሪያዎችን እንዳይሰሩ ያደርጋል።

ፈተና 7፡ እጅግ ጥልቅ፣ ኤችቲኤችፒ እና ትንሽ ዲያሜትር ያላቸው ጉድጓዶች በምዝግብ ማስታወሻ ቴክኖሎጂ ላይ አዳዲስ ፍላጎቶች

እጅግ ጥልቅ የሆኑ ጉድጓዶች ጥልቀት የአሁኑን የእንጨት ምዝግብ ዊንችዎች ከፍተኛውን የአሠራር ገደብ እያደረሰ ሲሆን ይህም ከፍተኛ ኃይል ያላቸውን የጭነት መኪናዎች፣ ከፍተኛ ግፊት ያላቸውን ኬብሎች፣ ትላልቅ አቅም ያላቸውን ከበሮዎችን እና ከፍተኛ ጥንካሬ ያላቸውን የማንሳት መሳሪያዎችን ለሚያካትቱ የኃይል ስርዓቶች ተግዳሮቶችን እየፈጠረ ነው። የጉድጓዱ HTHP አካባቢ ከባህላዊው የኤችቲኤችፒ ተከታታይ መሳሪያዎች ከፍተኛ ገደብ ላይ ደርሷል። በዓለም አቀፍ ደረጃ፣ በእንደዚህ ያሉ ሁኔታዎች ውስጥ እንደ ኤሌክትሪክ ምስል እና የኑክሌር ማግኔቲክ ሬዞናንስ ላሉ ልዩ አገልግሎቶች የጎለመሱ መሳሪያዎች የሉም። በሙቀት እና በግፊት ገደቦች ምክንያት የመሳሪያ ውድቀት አደጋ ከፍተኛ ሲሆን ይህም ወደ ያልተሳኩ ወይም ደካማ ጥራት ያላቸው ምዝግቦችን ያስከትላል። ከ13,000 ሜትር በላይ ርዝመት ያላቸው ኬብሎች ላይ የምልክት መቀነስ ለሽቦ መስመር ምዝግብ ማስታወሻ የቴሌሜትሪ ስርዓቶችን በእጅጉ ይጎዳል፣ ይህም የተረጋጋ ግንኙነትን ለማረጋገጥ አስቸጋሪ ያደርገዋል።

ፈተና 8፡ በከባድ የኤችቲኤችፒ ሁኔታዎች ውስጥ ደህንነቱ የተጠበቀ እና ቀልጣፋ የጉድጓድ ምርመራን ማረጋገጥ

በጋዝ የተሞላ የጉድጓድ ጉድጓድ ላይ የተመሰረቱ ስሌቶች እንደሚያሳዩት ለከፍተኛ ጥልቅ ጉድጓዶች የሚጠበቀው ከፍተኛው የተዘጋ የጉድጓድ ራስ ግፊት ከ100 MPa ሊበልጥ ይችላል፣ ምናልባትም ሃይድሮጂን ሰልፋይድ አለ። በስፋት ጥቅም ላይ የሚውሉት የጉድጓድ መፈተሻ እና የማጠናቀቂያ መሳሪያዎች በተለምዶ ለ70 MPa እና ለ175°ሴ ደረጃ ይሰጣሉ። ለከፍተኛ ጥልቅ ጉድጓዶች የምርት መፈተሻ ሕብረቁምፊዎች በአንጻራዊ ሁኔታ አነስተኛ መጠኖች ቢኖራቸውም ከፍተኛ ጥንካሬ ያስፈልጋቸዋል። ልዩ ቁሳቁሶችን እና መደበኛ ያልሆኑ የቧንቧ ዲዛይኖችን መጠቀም የስርዓት ማመቻቸትን ያወሳስበዋል እና የጭንቀት ትንተና እና ማረጋገጫን በጣም ፈታኝ ያደርገዋል። አሁን ያሉት ከፍተኛ ጥግግት ያላቸው የጉድጓድ መፈተሻ ፈሳሾች እና የታች ጉድጓድ መፈተሻ መሳሪያዎች እጅግ ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያላቸውን ስራዎች መስፈርቶች ለማሟላት ይቸገራሉ፣ ይህም ምርጥ የፈሳሽ ስርዓቶችን እና መሳሪያዎችን መምረጥ አስቸጋሪ ያደርገዋል።