Hydro-slotted perforation
हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण प्रौद्योगिकी तेल या गैस उत्पाद प्रवाह (तीव्रता, उत्तेजना) का उत्पादन करने के लिए आवरण और सीमेंट म्यान के माध्यम से उत्पादक गठन को खोलने की प्रक्रिया है। इस प्रक्रिया का उपयोग 1980 से औद्योगिक ड्रिलिंग के लिए किया जा रहा है, और इसमें एक भूमिगत हाइड्रोलिक स्लॉटिंग इंजन (उपकरण, उपकरण) का उपयोग शामिल है। तकनीक वेल-बोर ज़ोन में ड्रिलिंग के बाद संपीड़ित तनाव को कम करने में मदद करती है (जो ज़ोन में पारगम्यता को कम करती है)। प्राचीन काल से, जब पहली कोयला खदानें थीं, यह देखा गया था कि कोयले की सुरंग के विकास की गहराई को बढ़ाते हुए, अधिक बोझ वाले दबाव की क्रिया के तहत, आसपास की चट्टानें कठिन और कम पारगम्य हो जाती हैं। इस समस्या को हल करने के लिए उन्होंने चट्टान में एक निश्चित रूप की गुफा विकसित की। अधिक आधुनिक खनन भू-यांत्रिकी कुओं को खोदने के संबंध में इस प्रभाव की घटना के कारण की व्याख्या करते हैं। कुएँ में किसी भी ड्रिलिंग प्रक्रिया के दौरान कुएँ के आसपास वलयाकार संपीड़ित तनाव की स्थिति बनती है। कुआँ जितना गहरा होता है, उतना ही अधिक दबाव होता है, जिसका अर्थ है कि कुंडलाकार संपीड़ित तनाव की स्थिति उतनी ही अधिक होती है। 3-5 कि. मी. की गहराई पर स्थित चट्टानों पर संपीड़ित दबाव 75-125 MPa तक पहुंच सकते हैं। कुएँ के निकट क्षेत्र में, एकाग्रता के परिणामस्वरूप ये तनाव बढ़ जाते हैं और कभी-कभी दोगुने 150-250 MPa के बराबर हो जाते हैं। यदि विवर्तनिक दबाव चट्टानों के भार से तनाव की तुलना में कई गुना अधिक है, तो निकट-कुएं क्षेत्र में तनाव और भी अधिक हो सकता है। तनाव की स्थिति और उच्च अधिभार दबाव की क्रिया के तहत निकट कूप क्षेत्र में पारगम्यता में महत्वपूर्ण कमी होती है, कुछ मामलों में शून्य के करीब। तेल या गैस का प्रवाह कुएं में प्रवेश नहीं कर सकता है। उत्पादक परत निर्माण को खोलने के पारंपरिक तरीकों (संचयी, जेट छिद्रण, रेत जेट छिद्रण, अपघर्षक जेटिंग छिद्रण और अन्य समान तरीके) ने निकट-कुएं क्षेत्र में इस जटिल स्थिति पर विचार नहीं किया और इसलिए प्रभावी नहीं था। छिद्रपूर्ण और खंडित संरचनाओं को संपीड़न के अधीन किया जाता है, जो चट्टान के द्रव्यमान को विकृत करता है और इसकी पारगम्यता को कम करता है। गहराई जितनी अधिक होगी, प्रभाव उतना ही मजबूत हो सकता है। हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण जेट (हाइड्रो-जेटिंग या सैंड-ब्लास्ट) छिद्रण से काफी अलग है। हाइड्रोलिक इंजन में पानी (परत जल) और रेत (अपघर्षक क्वार्ट्ज रेत) के दबाव से युक्त कार्यशील तरल पदार्थ की ऊर्जा को दो घटकों में विभाजित किया गया हैः पाँच प्रतिशत ऊर्जा मल्टीमीटर ट्यूबिंग या कॉइल-ट्यूबिंग की प्रक्रिया में भागीदारी के बिना छिद्रक और नलिका (दो और छह नलिकाओं के बीच) के साथ कार्यशील छड़ की चिकनी समान आयताकार गति के निर्माण में जाती है। नब्बे प्रतिशत ऊर्जा निरंतर और ज्यामितीय रूप से सही गहरे स्लॉट (पांच फीट तक गहरे और एक ही समय में तीन से पांच स्लॉट के बीच) को काटने में जाती है। स्लॉट की लंबाई आमतौर पर काम करने वाले इंजन शाफ्ट की लंबाई के बराबर होती है। हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण प्रक्रिया आवरण को विकृत नहीं करती है, सीमेंट में दरारें नहीं पैदा करती है, और गठन में सीमाओं को बंद नहीं करती है। स्लॉट की ज्यामिति और गहराई निकट कूप क्षेत्र (50 से 100 प्रतिशत तक) में गोलाकार तनाव स्थितियों को उतारने के प्रभाव की घटना के लिए स्थितियां पैदा करती है और तदनुसार इस क्षेत्र में पारगम्यता (30 से 50 प्रतिशत तक) में वृद्धि होती है। इसके अलावा यह प्रवेश का एक बड़ा क्षेत्र बनाता है (केवल दो नलिकाओं के साथ एक कट के लिए क्षेत्र), जो कुएं के साथ उत्पादक परत का एक बहुत अच्छा हाइड्रोडायनामिक कनेक्शन प्रदान करता है। बोरहोल में तापमान, काम करने वाले तरल पदार्थ के तापमान, एकाग्रता, प्रवाह और दबाव के साथ काटने की गति को ठीक किया जा सकता है। (ये घटक कट की गहराई और लंबाई को पूरी तरह से नियंत्रित करने के लिए पर्याप्त हैं और इस प्रकार स्लॉट बनाते हैं), स्टील के आवरण को तुरंत काटने के लिए, सीमेंट के माध्यम से उत्पादक गठन में तल्लीन होने के लिए और जेट को इस स्थिति में रखने के लिए बोरहोल के साथ आगे बढ़ते हुए, कट की समान गहराई रखते हुए। काटने की निरंतर स्लॉट प्रक्रिया के अंत में इंजन को प्रारंभिक स्थिति में स्थापित किया जाता है और अगले काटने के अंतराल के लिए तैयार किया जाता है। हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण की प्रक्रिया और कट की गहराई को काम करने वाले तरल पदार्थ की आपूर्ति, दबाव और एकाग्रता द्वारा नियंत्रित किया जाता है। उपकरण को 11-15 घंटों के लिए सतह पर उठाए बिना संचालित किया जा सकता है। हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण तेल, गैस, इंजेक्शन और हाइड्रो-जियोलॉजिकल कुओं में संचालन को तेज करने के लिए पारिस्थितिक रूप से सुरक्षित, पर्यावरण के अनुकूल और प्रभावी किफायती विधि है। अब इस विधि का व्यापक रूप से अजरबैजान, ब्राजील, चीन, पूर्वी और पश्चिमी साइबेरिया, जॉर्डन, कजाकिस्तान, कोमी गणराज्य, उत्तरी काकेशस, रूस, उदमुर्तिया, यूक्रेन, यूराल, उज्बेकिस्तान और यमन में उपयोग किया जाता है। अमेरिका में हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण के बारे में पहला उल्लेख 1987 में टेक्सास में तेल और गैस सम्मेलन में किया गया था। संयुक्त राज्य अमेरिका में हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण का पहला उपयोग 1996 में हुआ था, जब शेल ई एंड पी टेक्नोलॉजी कंपनी के साथ मिलकर दो कुओं (अल्बर्ट लोड, मिशिगन में अपघर्षक हाइड्रो जेट टेक्नोलॉजी) की खोज की गई थी। उसके बाद स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय में भूभौतिकी विभाग और शेल ई एंड पी प्रौद्योगिकी कंपनी द्वारा शेल अन्वेषण और उत्पादन विभाग द्वारा हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण की अत्यधिक सराहना की गई। कैलिफोर्निया, कैनसस, मिशिगन, मोंटाना, नेब्रास्का, न्यूयॉर्क, पेंसिल्वेनिया, टेक्सास और व्योमिंग राज्यों में हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण का उपयोग किया गया था। कनाडा में इसे सस्केचेवान में सफलतापूर्वक लागू किया गया है। सामान्य अवधारणाएँ किसी भी उत्पादक परत को खोलने के लिए आवरण, सीमेंट आवरण और उत्पादक परत निर्माण को खोलना आवश्यक है। भूभौतिकी और खनन भू-यांत्रिकी ने निम्नलिखित आवश्यकताओं को निर्धारित कियाः सीमेंट आवरण के क्षेत्र को पूरी तरह से खोला जाना चाहिए और इसमें दरारें नहीं होनी चाहिए (पानी के संभावित अतिप्रवाह को रोकने के लिए); उत्पादक परत निर्माण को अधिकतम और अधिकतम गहराई पर खोला जाना चाहिए। साथ ही उत्पादक संरचना में कुएँ के साथ उत्पादक परत के उत्कृष्ट हाइड्रोडायनामिक कनेक्शन का उत्पादन करने के लिए रुकावट, प्लगिंग, ग्राउटिंग, ऑक्लुसिव और सिंडर बॉर्डर नहीं होने चाहिए। ड्रिलिंग के परिणामस्वरूप बने कुएँ के चारों ओर वृत्ताकार तनाव स्थितियों को उतारते हुए, और निकट कुएँ के क्षेत्र में पारगम्यता (50-100 प्रतिशत) को बढ़ाते हुए (पहले के परिणामस्वरूप) 1970 के दशक की शुरुआत में, यूएसएसआर के भूविज्ञान मंत्रालय ने कुंडलाकार तनाव स्थितियों के समाधान और ड्रिलिंग कुओं में पारगम्यता समस्या को बढ़ाने के लिए देश के वैज्ञानिक अनुसंधान संस्थानों को सरकारी आदेश दिया। कुंडलाकार तनाव स्थितियों को अपलोड करने और निकट कूप क्षेत्र में पारगम्यता बढ़ाने को ध्यान में रखते हुए उत्पादक परत निर्माण को खोलने की तकनीक बनाना आवश्यक था। इस समस्या का अध्ययन करने का काम समुद्र विज्ञान संस्थान और वीएनआईएमआई (सेंट पीटर्सबर्ग, रूस) को सौंपा गया था। अध्ययन के दौरान सैकड़ों प्रयोग और गणितीय मॉडल किए गए। यह निर्धारित किया गया था कि यदि एक ज्यामितीय रूप से सही, विस्तारित स्लॉट बनाया जाता है, जो कुएँ के आसपास के क्षेत्र में, कुएँ के आसपास और उसके लंबवत दूरी पर निर्देशित होता है, तो 50 से 100 प्रतिशत तक कुंडलाकार संपीड़ित तनाव स्थितियों का उतार होता है, जो कुएँ की सतह के समानांतर, गठित स्लॉट की सतह के दूर तल पर पुनर्निर्देशित होते हैं। साथ ही इस क्षेत्र में पारगम्यता 30 से 50 प्रतिशत बढ़ गई। संचयी, जेट छिद्रण, रेत जेट छिद्रण, अपघर्षक जेटिंग छिद्रण और इसी तरह के अन्य तरीकों के बाद छेद प्रभाव नहीं देते हैं। स्पॉट छिद्रण ने आवरण में एक स्थान नहीं बनाया और आवश्यक (उतराई प्रभाव) गहराई तक नहीं पहुंचा, क्योंकि रिवर्स जेट सीधे जेट के साथ हस्तक्षेप करता है और छेद की अधिकतम गहराई 0.65 फीट से अधिक नहीं हो सकती है। जब गति के साथ छिद्रण होता है, तो सीधा जेट रिवर्स जेट के साथ प्रतिच्छेद नहीं करता है और काटने की गहराई बहुत अधिक (पांच फीट तक) हो सकती है जिसे उत्खनन प्रभाव के रूप में जाना जाता है। बाद में यह गणितीय रूप से सिद्ध हुआ। एक ऐसा उपकरण बनाना आवश्यक था, जो बोरहोल के साथ, आवरण, सीमेंट में स्लॉट को जारी रख सके और उत्पादक गठन में आगे बढ़ सके। मल्टीमीटर ट्यूबिंग की गति के साथ परीक्षण सफल नहीं रहे, जिससे पता चलता है कि चलती ट्यूबिंग के साथ ज्यामितीय रूप से सही विस्तारित स्लॉट बनाना असंभव था। एक उपकरण बनाना आवश्यक था, जिसने ट्यूबिंग से स्वतंत्र रूप से और सीधे समतल क्षेत्र में ट्यूबिंग के अंत में स्थित जेट काटने की एक गतिविधि बनाई। कटिंग जेट की स्वतंत्र गति केवल यांत्रिक, विद्युत या हाइड्रोलिक रूप से की जा सकती थी। छह महीने के और शोध और परीक्षण के बाद आधार के रूप में यांत्रिकी और हाइड्रोलिक्स का उपयोग करने का निर्णय लिया गया। हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण उपकरण का पहला प्रोटोटाइप 1972 में बनाया गया था। हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण की तकनीक कभी किसी को नहीं बेची गई थी। हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण तकनीक को प्रदर्शन तकनीकों की श्रेणी में बदल दिया गया था (ड्रिलिंग, संचयी छिद्रण, हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग, लॉगिंग, पंपिंग आदि के संचालन की तकनीक के रूप में)। 1972 के अंत में उपकरण (प्रोटोटाइप) को अंतिम रूप देने का काम पीएसयू "सेवमोर्गो" के समुद्र विज्ञान अनुसंधान संस्थान की विशेष प्रयोगशाला को सौंपा गया था। संशोधन के लिए काम की शुरुआत से मौजूदा उपकरण को दो दिशाओं में किया गया थाः हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण और हाइड्रो-मैकेनिकल स्लॉटिंग छिद्रण। दूसरा संस्करण पहले से अलग है क्योंकि शुरुआत में आवरण का उद्घाटन एक गोलाकार आरी के साथ किया जाता है, और फिर काम करने वाले तरल पदार्थ (पानी और रेत) जेट द्वारा चट्टान का क्षरण किया जाता है। ये कार्य तीन वर्षों में किए गए थे। हाइड्रो-मैकेनिकल स्लॉटिंग छिद्रण के सुधार के लिए काम उनके आगे अक्षम होने के परिणामस्वरूप समाप्त कर दिया गया था। सबसे पहले, प्रक्रिया को दो कार्यों में विभाजित करना आवश्यक नहीं थाः गोलाकार आरी के साथ आवरण को काटना और एक और जेट-स्लॉटिंग छिद्रण, क्योंकि जेट-स्लॉटिंग छिद्रण के साथ आवरण को काटना कुछ ही सेकंड में होता है। दूसरा, वृत्ताकार आरी का तंत्र आवास इकाई में बहुत अधिक जगह लेता है, गहरे स्लॉट प्राप्त करने के लिए पूर्ण शक्ति के लिए काम करने वाले तरल पदार्थ की ऊर्जा का उपयोग करना असंभव था, स्लॉट छोटे हो जाते हैं और गहरे नहीं होते हैं (कुंडलाकार संपीड़ित तनाव की स्थिति को उतारने के लिए पर्याप्त नहीं होता है और निकट वेलबोर क्षेत्र में पारगम्यता को बढ़ाता है)। आगे की परियोजना केवल हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण उपकरण को खत्म करने के लिए केंद्रित थी। 1975 में, पीएसयू सेवमोर्गो के समुद्र विज्ञान अनुसंधान संस्थान की वैज्ञानिक अनुसंधान प्रयोगशाला ने हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण उपकरण के प्रोटोटाइप में सुधार करने के लिए परियोजना को पूरा किया और यह उपकरण नलिका आंदोलन से स्वतंत्र रूप से काम करने में सक्षम रहा है। उपकरण लंबा, ओडी, वजन और स्ट्रोक की लंबाई केवल थी, और यह निम्नलिखित सिद्धांत पर काम करता थाः कार्यशील द्रव दबाव की ऊर्जा को दो घटकों में विभाजित किया गया था। ऊर्जा के एक हिस्से का उपयोग छिद्रक और नलिका के साथ काम करने वाली छड़ के लिए गति निर्माण के लिए किया गया था; ऊर्जा का दूसरा हिस्सा काटने की प्रक्रिया के लिए उपयोग किया गया था (आवरण और सीमेंट के माध्यम से उत्पादक गठन में कुएं के साथ निरंतर स्लॉट बनाना)। स्लॉट के रूप और गहराई ने उपकरण को अपना मुख्य कार्य करने, कुंडलाकार तनाव स्थितियों को उतारने और पारगम्यता को बढ़ाने की अनुमति दी। कुओं में पहला व्यावहारिक परीक्षण 1975 के अंत में "आर्चेडा" क्षेत्र (वोल्गोग्राड, रूस) पर सफलतापूर्वक किया गया था। विकास के क्षेत्र को तीन से छह फीट तक बढ़ाने की क्षमता ऊर्ध्वाधर पारगम्यता छिद्रता चार से पांच गुना बढ़ जाती है पारगम्यता 15 गुना बढ़ जाती है जल निकासी की मात्रा छह गुना बढ़ जाती है भंडार तक पहुंचने की क्षमता जो अन्यथा दुर्गम हैं जल, गैस और तेल संपर्कों के निकट स्थित जलाशयों में कमजोर पारगम्य, कसकर सीमेंट वाले जलाशय खोए हुए परतों में, या दो या दो से अधिक स्तंभों से ढकी परतों में अच्छी तरह से बोर क्षति की मरम्मत करने की क्षमता के साथ कोमल दृष्टिकोण कार्बोनेट में, मिट्टी के कणों और महीन पत्थरों को हटा देता है रेत की गतिशीलता की समस्याओं को कम करता है गहरी गैस रेत में, मिट्टी के वजन प्रणालियों से अत्यधिक दबाव क्षति से राहत देता है दरार आवरण या सीमेंट बिना विस्फोट के हाइड्रोलिक अखंडता बनाए रखता है आधुनिक भूमिगत हाइड्रो-स्लॉटिंग उपकरण उन उपकरणों का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो स्टील के आवरण के माध्यम से तुरंत काटने में सक्षम हैं, सीमेंट के माध्यम से उत्पादक गठन में तल्लीन होने के लिए और जेट को इस स्थिति में रखते हुए बोरहोल के साथ आगे बढ़ते हुए, कट की समान गहराई रखते हुए। विशेष उच्च-शक्ति सामग्री, लंबी, ओडी, वजन, छिद्रण के बिंदु से प्रति मिनट तक काटने की गति, काम करने वाले स्ट्रोक की लंबाई (x x प्रत्येक स्लॉट), स्लॉट की गहराई पांच फीट, निरंतर और ज्यामितीय रूप से सही स्लॉट, चार नलिकाओं के साथ प्रति कट खोलने का क्षेत्र, दो और छह नलिकाओं के बीच सुव्यवस्थित छिद्रक लागू कर सकते हैं, निकट वेलबोर क्षेत्र में कुंडलाकार तनाव की स्थिति को 50 से 100 प्रतिशत तक उतार सकते हैं, और पारगम्यता को 30 से 50 प्रतिशत तक बढ़ा सकते हैं। सतह पर उठाए बिना निरंतर समय 11-15 घंटे है (नलिका जीवनकाल ~ 15 घंटे, छिद्रक ~ सात कुएं, हाइड्रोलिक इंजन ~ 40 कुएं)। हाइड्रो-स्लॉटिंग उपकरण के साथ सतह पर उठाए बिना यह भी किया जा सकता हैः पिछले छिद्रण (संचयी छिद्रण) पर काटा गया कोलमेटेशन उपचार पतली-अंतःस्थापित परतों को काटता है मिनी हाइड्रोलिक फ्रैक्चर उत्तेजना निरंतर स्लॉट काटती है जल जलाशय के पास या इंजेक्शन कुओं में विपरीत सही कटौती पानी की परतों को बायपास करती है आवरण कॉलर कुछ आवरणों को काटते हैं रासायनिक उपचार सीलिंग, प्रत्यक्ष और रिवर्स फ्लशिंग ट्यूबिंग दबाव परीक्षण परित्याग पर आवरण को काटते हैं हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण प्रक्रिया आवरण को विकृत नहीं करती है, सीमेंट में दरारें पैदा नहीं करती है और गठन में सीमाओं को बंद नहीं करती है। हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण की प्रक्रिया को नियंत्रित किया जाता है। काटने की गति और काटने की गहराई को बोरहोल में तापमान, काम करने वाले तरल पदार्थ के तापमान, एकाग्रता, प्रवाह और दबाव के साथ ठीक किया जा सकता है। एक निरंतर स्लॉट की काटने की प्रक्रिया के अंत में इंजन को प्रारंभिक स्थिति में स्थापित किया जाता है और अगले काटने के अंतराल के लिए तैयार किया जाता है। हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण बाद के फ्रैक्चरिंग के लिए सही ज्यामिति निर्धारित करता है। हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण को किसी भी संरचना में लागू किया जा सकता हैः शेल, कार्बोनेट, बलुआ पत्थर आदि। हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण के लिए उपकरणों में और सुधार इस तकनीक में वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति का पालन करना चाहिए, न कि हाइड्रो जेट पाइप में छेद की मूर्खतापूर्ण वृद्धि के रास्ते पर। क्षैतिज कुओं के लिए भूमिगत हाइड्रोलिक इंजन बनाना आवश्यक है, जिसे अंदर रेत और मिट्टी के प्रवेश को रोकने और कुएं के सापेक्ष केंद्र रेखा की स्थिति को बनाए रखने के लिए सील किया जाना चाहिए। एक स्व-अभिविन्यास छिद्रक (क्षैतिज कुओं में अभिविन्यास का एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण मुद्दा) बनाना आवश्यक है। उपकरण के अभिविन्यास के लिए यह आवश्यक है कि उपकरण (अधिमानतः दो तरफा) और कुएं की सतह के साथ संचार हो। हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण प्रक्रिया की विशिष्ट स्थितियों को ध्यान में रखते हुए, उपकरण से संकेत देना और संभवतः केवल अल्ट्रासाउंड का उपयोग करना। फिर काटने की प्रक्रिया को सतह से पूरी तरह से नियंत्रित किया जा सकता है, और कुएं के अंदर के तापमान की परवाह किए बिना स्लॉट काटने की गति और गहराई को बदलना संभव होगा। पेटेंट वर्षों से इस विधि में बहुत अधिक बदलाव नहीं आया है, लेकिन हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण की विधि पर कई पेटेंट हैं। तकनीकी प्रगति के विकास के साथ लगातार सुधार और परिष्कृत उपकरण हुए हैं, लेकिन पूर्ण रूप से हाइड्रो-स्लॉटिंग उपकरण के संबंध में पेटेंट इतना नहीं है, भागों पर कुछ पेटेंट हैं। पूर्ण हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण उपकरण के लिए संयुक्त राज्य अमेरिका के पेटेंटः यूएस 8240369 बी1, यूएस 31,084 इसी तरह के संयुक्त राज्य अमेरिका के पेटेंटः यूएस 3130786, यूएस4227582, यूएस5337825, यूएस6651741, यूएस7073587, यूएस7140429, यूएस7568525, यूएस20070187086, यूएस20090101414, यूएसआरई21085,166/55.2,166/298, और ई21बी 43/114 हाइड्रो-स्लॉटिंग छिद्रण की विधि के लिए संयुक्त राज्य अमेरिका के पेटेंटः यूएस 20130105163 ए1 इसी तरह के संयुक्त राज्य अमेरिका के पेटेंटः यूएस330786, यूएस4047569, यूएस4134