BPはブルズを目指す

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ヘンリー・ファウンテン著

ヒューストン — ベーカー・ヒューズ社の人々の話を聞くと、ドリルストリング（地中何マイルにもわたって延びることができる細いパイプの長さ）は、高張力鋼の堅固な集合体とは程遠い。 それは湿った麺に似ています。

「課題は、それを曲げないようにすることです」と、掘削装置およびサービス会社であるベーカー・ヒューズの製品マネージャー、アラヴィンド・カニアパン氏は述べた。 「曲がらないようにするためです。」

一連のドリルパイプとその刃先の回転ビットはあっちへ行ったりこっちへ行ったりする傾向があるため、掘削作業者は掘削中の井戸の位置に関する重要な情報を必要とします。

「まず自分がどこにいるのかを知る必要がある」とカニアパン氏は言う。 「では、自分がどこにいるのか、どこへ行く必要があるのか​​を知る必要があります。」

全地球測位システムの衛星信号が届かない地下環境においては、正確な位置情報の必要性がこれまで以上に高まっています。これは、石油やガスの井戸がより深くなり、より複雑になり、狭い炭化水素の貯留層や並行する既存の井戸を通って水平方向に逸れていくためです。 。

しかし、それは現在メキシコ湾で特に当てはまり、そこではBPが4月以来原油を噴出し続けている暴走井戸と交差する救済井戸を掘削している。

この救済井は、重い掘削泥をポンプで送り、続いてセメントを損傷した井戸に送り込み、噴出装置を永久に停止させるために使用されます。 しかし、最初に、それか、バックアップとして近くで掘削されている2番目の救援井がターゲット、つまり湾の表面から3マイル以上下にある直径わずか7インチの既存の井戸の鋼製ケーシングパイプに到達する必要があります。

最初の救援井は現在、迎撃地点から水平方向に約 20 フィート、垂直方向に 1,000 フィート未満の位置にあります。 救援井の取り組みを監督するＢＰ社のケント・ウェルズ副社長は最近の記者会見で「われわれの進捗には非常に満足している」と述べたが、８月初旬という完成予定日は修正しなかった。

ベーカー・ヒューズとその他の企業は、BP 社が目標を達成するのを支援し、掘削井戸の掘削時に掘削井の測定と調査を行い、正しい方向に導くための特殊な技術とツールを提供しています。

これらのサービスの多くは、「掘削中の測定」、「掘削中のログ記録」、「方向性掘削」などさまざまに説明されていますが、ほぼすべての坑井で使用されており、数十年にわたって使用されています。 しかし、センサーと処理の進歩により、この技術は長年にわたって改良され、拡張されてきました。

Baker Hughes と、Halliburton、Schlumberger、Vector Magnetics などの企業は、高度な加速度計と磁力計を使用して穴の傾斜、角度、方位角、またはコンパスの方向を決定し、データを掘削泥水中のバイナリ パルスとして掘削装置に送り返します。ドリルパイプの中を循環します。 ドリルビットが逸れた場合、いくつかの方法でコースに戻すことができます。そのうちの 1 つは、圧力パッドを坑井穴に当ててビットの方向を変える方法です。

救済井では、暴走井のケーシングパイプ内に誘導された電流によって生成される電磁場を検出することにより、磁力計もターゲットの位置を特定するために使用されています。 その後、救援井は、水深約 18,000 フィートのインターセプトポイントにどんどん近づいていきます。

しかし、方向や位置以上に、センサーとプロセッサーが精密に加工された空洞に取り付けられた、長さ最大 30 フィートの薄く光沢のある魚雷に似た中空パイプであるセンシング ツールは、石油会社が岩石や炭化水素の貯留層をより深く理解するのに役立ちます。彼らがそれらをドリルダウンしているときの時間。

ベーカー・ヒューズの掘削システム担当副社長マティアス・シュレヒト氏は、「過去5～10年で技術は段階的に変化した」と述べた。 これらのツールは、岩石から放出される自然のガンマ線、岩石内の流体の電気抵抗、さらには一種の逆 MRI 装置を介して炭化水素原子の核の磁気共鳴を測定します。

ガンマ測定により、ビットが砂（炭化水素を含む可能性が高い）または頁岩を掘削しているかどうかを判断できます。 抵抗情報は、地層に石油、ガス、水が含まれているかどうかを示します。 そして、核共鳴データは、石油が多孔質の岩石からどれだけ容易に流出するかを示しています。 「実際にどのくらいの量の液体を毛穴から井戸の穴に移動させることができるか」とシュレヒト博士は語った。

掘削技術の動向を追っているメリーランド州シルバースプリングのコンサルタント、スティーブン・プレンスキー氏は、変化の多くは進化的であり、新しい電子機器を使用した既存の測定の改良であると述べた。 しかし、深海井戸やその他の複雑な井戸には1億ドル以上の費用がかかるため、よりリアルタイムのデータ収集に向けた動きが極めて重要であると同氏は述べた。

「可能な限り最良の井戸を確実に掘削するには、できるだけ多くの情報が必要です」とプレンスキー氏は言う。 「そのような状況ではリアルタイムの情報が不可欠です。」

しかし、比較的単純な垂直井戸であっても、測定やその他のデータは非常に重要です。 地質学者は地震探査に基づいて事前にさまざまな岩石層の地図を作成しているかもしれませんが、地層は均一とは程遠いため、井戸がどのような種類の岩石を通過したかを正確に知ることが重要になる場合があります。 そして、例えば、井戸が専用線を越えて方向転換することは許されません。

ドリルの刃は、柔らかい岩や硬い岩のポケットにぶつかるため、常に迷走します。 ベーカー・ヒューズの掘削・評価サービス担当社長、スコット・シュミット氏は「真っ直ぐ掘削するということは、必ずしも真っ直ぐ掘削するという意味ではない」と語った。 「ハミは最も抵抗の少ない道を進みたいのです。」

どの油井でも、1 つの目標は、掘削技術者が「高いドッグレッグの激しさ」と呼ぶものを避けて、坑井の穴を滑らかに保ち、曲がりを緩やかに保つことです。

「一度ねじれを起こしてしまうと、その後ずっと痛みを感じることになるでしょう」とシュレヒト博士は語った。 そうなるとドリルストリングの摩擦が大きくなり、ケーシングパイプを坑井に送り込むのがより困難になるだろうと同氏は述べた。

数十年前、坑井の調査はドリルパイプを穴から引き抜いた後にのみ行われており、このプロセスには深さによっては1日以上かかることもありました。 機器はワイヤー上に降ろされ、測定値が取得され、機器は再び引き上げられました。 （シングルショットツールと呼ばれる初期の機器の一部は、実際に穴の奥深くに下げられたコンパスローズの写真を撮影しました。掘削者は方位を決定するためにフィルムが現像されるまで待たなければなりませんでした。）

現在、ハイテク工具は通常、ドリルストリングの恒久的な部分を形成し、最後に組み立てられます。 ドリルビット、おそらくそれを回転させるための泥で駆動するモーター、および操縦装置とともに、工具は「底穴アセンブリ」を形成し、その長さは100フィートを優に超える可能性があり、特にビットは通常は容易に数百万ドルの価値がある合成ダイヤモンドがちりばめられています。

ツールはドリルストリングの一部を形成するため、掘削泥がビットまで通過できるように中空でなければなりません。ビットは潤滑と冷却を提供し、岩石の切削片をリグに戻します。 すべてのセンサー、シリコンチップ、電源をパイプの壁に設置する必要があるため、ツール設計者の仕事はさらに困難になります。 ベーカー・ヒューズ社が工具を製造しているヒューストンの国際空港近くの長くて低い建物では、労働者が定期的に、30フィートのパイプ壁にワイヤー用の小さな穴を開けるなど、極端な機械加工を行っている。

ただし、すべてのツールが井戸の掘削中にデータを提供できるわけではありません。 3 つの軸に沿った重力を測定する小型のシリコン デバイスである加速度計は、外部振動があまりないときに最もよく機能するため、通常、ドリル パイプは所定の位置に留まりますが、測定のために掘削は停止されます。

磁力計は、他の鋼材からの磁気干渉がない場合に最も効果を発揮します。そのため、BP 社のリリーフ井掘削の初期段階では、リリーフ井がランナウェイ井にどれだけ近いかを判断するための「測距」作業が、掘削井からドリルパイプを引き出した状態で実行されました。穴と別の磁力計をワイヤー上に下げます。 装置が地層に電流を送り、暴走した井戸の金属ケーシングパイプに電流を誘導した。 磁力計は誘導電流によって生成された磁場を検出し、ソフトウェアは信号を分類してパイプまでの距離を決定しました。

しかし、その後の測距作業では、掘削業者はドリルストリングを坑井から完全に引き出す必要のない、より高速なシステムを使用しています。 このシステムにはビットのすぐ後ろにセンサーもあり、掘削作業者は最も重要な情報、つまり暴走した井戸に対して実際のビットがどこにあるかをより正確に読み取ることができます。

これらの磁力計は、大量のデータを処理できるワイヤーで地表に接続されています。 ただし、ドリルストリングの一部を構成する他のツールの場合、データは通常、マッドパルスを通じてリグに送信されます。 シンプルなバルブがドリルストリング内の泥水の圧力を上げ下げし、リグ上のセンサーが小さな圧力変化を測定します。

データが毎秒約 10 ビットで送信されるため、基本的な測定データの送信には約 30 秒かかります。データの多くはツール上のプロセッサーで処理されます。

これは現代の基準から見ると氷のように遅いですが、カニアパン氏が説明するように、それでも信号を構成する小さな圧力変化をすべての背景ノイズから区別するという驚くべき偉業です。 「私たちが持っているテクノロジーは驚くべきものです」と彼は言いました。

メキシコ湾での石油漏れを遮断してふさぐための救済井の掘削に関する火曜日の記事は、岩層の性質について誤って言及した。 それらは「均質からはほど遠い」ものですが、「異質」から遠く離れているわけではありません。

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