GA Drilling成立于2008年，正在開發(fā)基于等離子體的工具，以實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)鉆頭技術(shù)快約3倍的鉆井速度。
 
圖1 等離子體技術(shù)顯示了在測(cè)試中巖石樣品的崩解。來源:GA鉆探
 
全球鉆井承包商N(yùn)abors Industries宣布，已向名為“plasmabit”鉆井工具的新興技術(shù)開發(fā)商投資800萬(wàn)美元。
 
新的投資意味著洛伐克的GA鉆井公司已經(jīng)籌集超過2000萬(wàn)美元將該工具進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和商業(yè)化。據(jù)說這種工具可以通過將堅(jiān)硬的巖石變成塵埃來使地?zé)峋_(dá)到地表以下5英里的深度。
 
兩家公司在聯(lián)合聲明中指出，他們的部分目標(biāo)是將歐洲開發(fā)的技術(shù)引入美國(guó)新興的地?zé)崾袌?chǎng)。總部位于休斯頓的鉆井承包商與其他三家地?zé)峒夹g(shù)公司Geo-X Energy、SAGE Geosystems和Quaise Inc .建立了合作伙伴關(guān)系，幾個(gè)月后，GA鉆井公司獲得了投資。
 
“鑒于未來幾十年全球能源消費(fèi)預(yù)計(jì)將大幅增長(zhǎng)，世界將要求可持續(xù)能源供應(yīng)的更快增長(zhǎng)。我相信，地?zé)崮軐⑹乔鍧嵞茉瓷a(chǎn)必要增長(zhǎng)的關(guān)鍵貢獻(xiàn)者，”納伯斯首席執(zhí)行官安東尼·佩特雷洛在一份聲明中說。
 
隨著消費(fèi)者和投資者呼吁使用更清潔的能源，地?zé)峒夹g(shù)正成為油氣投資組合中一個(gè)更大的組成部分，因?yàn)樗軌驅(qū)崴蛘羝斔偷降孛妫糜谛D(zhuǎn)渦輪機(jī)或?yàn)樽≌徒ㄖ┡Ｈ欢侥壳盀橹梗責(zé)崮茼?xiàng)目最大的缺點(diǎn)是：最佳鉆井位置數(shù)量有限，而且開發(fā)超深熱儲(chǔ)層的成本歷來很高。通過開發(fā)低成本的鉆探更深的方法，這些公司希望能夠大大擴(kuò)展地?zé)犴?xiàng)目的地理范圍。
 
“目前的協(xié)議將使我們能夠更快地完成等離子技術(shù)開發(fā)的最后階段，利用協(xié)同效應(yīng)將這種革命性的鉆井工具集成到鉆機(jī)系統(tǒng)中。”GA 鉆井創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官伊戈?duì)?middot;科奇在聲明中表示:“通過此次合作，我們?cè)趯?shí)現(xiàn)‘任何地方都能獲得地?zé)?rsquo;的承諾又邁出了一大步。”
 
等離子體鉆井技術(shù)
 
在SPE 2021年12月發(fā)表的一篇技術(shù)論文中，GA 鉆井的作者將等離子體鉆頭描述為一種脈沖等離子體鉆井技術(shù)，它不會(huì)融化或蒸發(fā)巖石，而是“允許熱機(jī)械破巖”，使用“非常短的高頻高能脈沖，突然提高巖石表面溫度，從而使其表面崩解。”
 
該文概述了測(cè)試和驗(yàn)證系統(tǒng)關(guān)鍵組件的工作，包括由“堅(jiān)固的臍帶纜”組成的傳輸管線，將電力、等離子體介質(zhì)和流體輸送到工具中。GA鉆井公司還建議使用連續(xù)油管裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)鉆機(jī)。
 
實(shí)驗(yàn)室測(cè)試表明，該工具本身依靠電弧和化學(xué)輔助等離子脈沖，可以分解大多數(shù)地?zé)峋牡湫湍繕?biāo)堅(jiān)硬的晶體巖石。
 
在實(shí)際應(yīng)用中，GA鉆井公司解釋稱，常規(guī)鉆井技術(shù)仍然需要鉆穿沉積巖層。這是因?yàn)樵谶@些較軟的巖層中，常規(guī)鉆井系統(tǒng)能夠獲得更有競(jìng)爭(zhēng)力的鉆速。

圖2 GA鉆井公司提出的等離子體鉆井系統(tǒng)的關(guān)鍵部件和作業(yè)布局。來源:GA鉆探
 
當(dāng)井筒到達(dá)較硬的結(jié)晶巖或基底巖如花崗巖、石英巖和片麻巖時(shí)，等離子體工具有望發(fā)揮作用。
 
GA鉆井將plasmabi鉆頭的預(yù)估性能與一種牙輪鉆頭的實(shí)際性能進(jìn)行了對(duì)比，以證明該技術(shù)的潛力。
 
正在進(jìn)行的項(xiàng)目目標(biāo)是在地表以下20,000英尺處發(fā)現(xiàn)的熱巖層，在最近鉆探的井眼最深處，牙輪鉆頭的平均速度約為7.7英尺/小時(shí)。在相同的條件下，GA鉆井表示，其對(duì)plasmabi的基本估計(jì)是鉆速超過23英尺/小時(shí)。
 
開發(fā)商表示，通過使用仍在開發(fā)中的連續(xù)油管鉆頭技術(shù)，鉆井人員將受益于從井筒中移除破碎巖石碎片的連續(xù)循環(huán)。