掘削だけではない: マネージドのアプリケーションに関する調査

坑井内でのあらゆる活動により、開いた穴にかかる圧力が変化し、あらゆる緩和技術により、望ましい圧力を許容範囲内に維持しようとします。 圧力が低くなりすぎると、キック、ボアホールのブレイクアウト、穴の崩壊が主な結果となります (図 1)。 圧力が高すぎると、リザーバーが損傷し、液体の損失が誘発され、動作が遅くなる可能性があります。 このような不幸な出来事が発生した場合、通常は是正措置が必要となり、安全上の危険が増大し、非生産的な時間が増加し、プロジェクト全体のコストが増加します。

これらの懸念を軽減するために、オペレーターは管理圧力掘削（MPD）の技術を使用して、環状圧力を維持し、掘削の危険に対する耐圧バリアを作成し、掘削中の地層からの流入を管理しました。 従来の掘削では掘削泥水の静水圧を使用して坑井の圧力を管理しますが、MPD では表面圧力、静水圧、および環状摩擦の組み合わせを使用して、露出した地層のバランスをとります。 数十年にわたり、MPD は問題のある井戸でのみ使用され、最後の手段としてのみ使用される技術として認識されてきました。 しかし、最近の進展により、圧力管理は掘削作業や最も困難な坑井だけを対象としたものではないことが浮き彫りになっています。

包括的な油井計画の一部として操業開始時に統合すると、圧力管理は、開発、方向性、多面性、水平性など、あらゆる種類の油井分類に対するパフォーマンスを向上させるソリューションになります。 坑井の安定性は操業全体を通じて維持され、アニュラス内の圧力は動的に変更されるため、より生産性の高い坑井を実現し、全体的なコストと危険なリスクを削減しながら、あらゆる作業をより少ない課題で迅速化することができます。 圧力管理アプローチは、田畑/貯留層開発プログラムを完全に最適化するためにも活用されています。

MPD 技術を坑井全体の計画に組み込む方法の例は、メキシコ湾のメキシコ海域で TotalEnergies によって掘削された超深海探査井で発生しました (SPE 200503)。 オペレーターとサービスプロバイダーは、間隙水圧の不確実性、圧力上昇、狭い間隙水圧/破壊勾配 (PP/FG) に対処するために、掘削、トリップ、ケーシングの実行、セメンチングなどの坑井プログラム全体で圧力を管理したいと考えていました。 ） 窓。

海底は水深 10,748 フィート (3,276 m) の下にあり、井戸の探査的性質により、従来の解決策では過剰な数のケーシングストリングと過大な泥重量 (MW) が必要でした。 MPD 技術を統合することで、オペレーターは底孔の圧力を瞬時に調整できるようになり、その結果、従来は 13 ⅜ インチのストリングを固定していたことが認識されました。 重要な地層を隔離し、坑井の次の段階の掘削を安全に続行するためのケーシングは非現実的でした。 状況をさらに困難にしているのは、エンジニアが穴のサイズを正確に把握していなかったということです。

オペレーターのエンジニアリング チーム、セメンティング サービス プロバイダー、MPD 専門家の協力により、計画が作成されました。 １５．８６ｐｐｇ（１．９０ＳＧ）のテールスラリーが、１２．５２ｐｐｇ（１．５０ＳＧ）の鉛気密スラリーに続いた。 合計深さ 13,622 フィート (4152 m) で、この組み合わせは等価循環密度 (ECD) を 9.51 ppg (1.14 SG) を超えることなく 9.18 ppg (1.10 SG) に維持しました。 図 2 に示すように、標高 12,801 フィート (3902 m) に位置するケーシング シューでは、計画では 9.35 ppg (1.12 SG) を超えずに 9.01 ppg (1.08 SG) を要求していました。

現場担当者は作業を完璧に実行し、セメンチングプロセス全体を通じて完全なリターンが観察され、流入は検出されず、MWウィンドウを確認しました。 セメント固定作業に MPD 技術を適用することで、5 日間 (350 万ドル相当) が節約され、中間の緊急事態に備えて 16 インチを実行する必要がなくなりました。 ケーシングライナー。

MPD 技術は、セメント固定や掘削作業だけでなく、廃棄段階の一部としても有益です。 北海の事業者である Tullow Oil は、以前に放棄されたガス井に再参入し、再放棄する必要がありました (SPE 195718)。 遠隔操作された車両により、9⅝インチからの漏れが判明しました。 ケーシングを外し、実験室でのテストにより、気泡がリザーバーガスであることが確認されました。 オペレータは、設置されたセメントプラグが貯留層を環境から不十分に隔離しており、措置を講じなければ貯留層に高い再充電の可能性が存在すると結論づけた。

従来のコイル状チューブの介入に伴うコスト、時間、リスクを考慮して、オペレーターは、潜在的な高圧ゾーンの上にある 2 つのセメント プラグを目標の深さまでドリルで穴を開けるという推奨を選択しました。 一方のプラグは高度 1,074 フィート (327 m) に静止し、もう一方のプラグは高度 6,162 フィート (1867 m) に静止しました。 圧力を制御下に保つために、環状流体の戻りは、回転制御装置 (RCD) を備えたカスタマイズされた MPD スプレッドを介してリグの床からそらされ、閉ループを作成しました。

チームはプラグを簡単に削り出し、坑井制御の問題や時間のロスもなく目標の深さに到達しました。 RCD は、掘削、剥離、接続の標準作業中に、すべての流体を制御および迂回させ、坑井の圧力を管理しました。 一定の管理により、静的条件と動的条件の両方で圧力が所定の安全限界内に維持されました。

MPD テクノロジーにより、既存のセメントプラグを穴あけし、閉じ込められたガスによるリスクを軽減することができました。 さらに、適切な MPD 機器を使用することで、詰まりチョーク現象を発生させることなく、両方のプラグを穴あけすることができました。 その後の再栓と再廃棄の作業はわずか 9 日間で済み、従来のコイル状チューブ方法を使用した場合に必要とされる推定 18 日間の半分でした。

シェルは、メキシコ湾の困難な深海条件でケーシングストリングを走行させ、セメントで固定する必要がありました (SPE 194554)。 オペレーターが MPD を検討するようになったのは、狭い圧力ウィンドウ内で静的にアンバランスな泥重量を使用して環状圧力を正確に操作および管理できるこの技術の能力でした。

この状況では、オペレーターはケーシングストリングの先端での圧力ウィンドウが約 100 psi (0.6 MPa) であると想定していましたが、ダウンホールの測定により、開孔の掘削中に損失が発生したときの実際のウィンドウは 50 psi (0.3 MPa) であることが判明しました。ターゲットリザーバーの断面を切断します。 この課題を克服するには、チームは損失を許容範囲に抑えながら、同時に流入やフォーメーションの崩壊を回避する必要がありました。

完成は石油およびガスの操業のもう 1 つの段階であり、圧力管理に関連する技術の恩恵を受けることができます。 ウェザーフォードの専門家は、下部仕上げを実行し、開いた穴を移動し、酸処理を実行する計画を考案しました。 開孔の置換は、開孔と砂利パックアセンブリが合成ベースの泥（SBM）、開孔スペーサー、完成液の循環にさらされる唯一の作業となります。 正常に完了するには、オープンホールの安定性を維持し、損失を最小限に抑え、オープンホールのヒールとトウでの ECD の減少を防ぐ MPD 技術が必要でした。 また、SBM が作業ストリングの下方、および開いた穴とスクリーンおよび砂利パック アセンブリの間の環状スペースの周囲で変位しないようにすることも不可欠でした。

MPD をリアルタイムのダウンホール測定と組み合わせることで、現場担当者は、開孔の安定性を含む坑井の完全な制御を維持しながら、最小限の損失で、またはまったく損失なく砂防スクリーンを目標深度まで展開できるようになりました。 坑井の圧力は 9.15 ppg (1.10 SG) から 9.25 ppg (1.11 SG) の範囲内に留まり、泥重量は 8.3 ppg (0.99 SG) でした。 開いた穴はキルウェイトブラインで置き換えられ、表面背圧とダウンホール ECD の両方を管理することで損失を最小限に抑えることに成功しました。 次に、ブレーカーは 2 段階 (ヒールからつま先、次につま先からヒール) でポンピングされ、9.15 ppg (1.10 SG) の圧力で損失を低く抑え、チョークを最適な位置に設置して地上機器への制限を回避しました。

作業の成功により、圧力管理掘削用に開発および使用されたツールと技術が、マージンの狭い坑井での作業完了率が低い場合の効率を向上させ、リスクを軽減できることが証明されました。 同様のことが、坑井の放棄作業、セメンティング作業、およびほぼすべてのタイプの坑井で一般的に経験されるその他の多数の作業にも当てはまります。 圧力管理技術は、環状圧力プロファイルを制御するための適応的かつ正確かつ積極的な手段であり、安定した坑井を確保し、坑井のライフサイクル全体にわたって費用のかかる予期せぬ事態を回避します。

SPE 200503 R. Bermudez、M. Arnone ら著、メキシコの超深海での試掘井操業における管理された圧力セメンティングの成功

SPE 195718 Novel RCD and MPD Techniques Enable Safe Re-Entry and Decommissioning of a Leaking Suspended Well by GL Carvalho、A. Adenipekun、S. Ignjatic、A. Hunter、T. Clay、および E. Stoian。

SPE 194554 「管理された圧力掘削と早期キック/ロス検出システムを使用してメキシコ湾での困難な深海完了作業を実行する」 J. Hernandez、M. Arnone、J. Valecillos、J. Vives、R. van Noort、D. Groves 著、A. ホーソン。

ルディ・フローレス氏は現在、ウェザーフォード・インターナショナルの掘削・評価グループの米国警察業務マネージャーを務めている。 彼のキャリアは、圧縮性多相流体を使用したアンバランスな掘削から始まりました。 14 年前に Weatherford でキャリアをスタートして以来、フィールド エンジニア、フィールド スーパーバイザー、プロジェクト エンジニア、テクニカル マネージャーなど、さまざまな立場で MPD/UBD テクノロジーに取り組んできました。 彼はテキサス A&M 大学で石油工学の学士号を取得しています。

Maurizio Arnone は、Weatherford North America の MPD エンジニアリングおよび運用パフォーマンス サポート チームのリーダーです。 彼は、石油・ガス業界全体のオペレーターやサービスプロバイダーで働いており、掘削および掘削関連の技術とアプリケーションに関して 25 年の経験があります。 過去 16 年間、彼はウェザーフォード社とともに陸域、浅海域、深海域での MPD の適用に関連するさまざまな役割に携わり、世界 19 か国、5 大陸で直接働いてきました。 彼は、ロス アンデス大学とベネズエラ中央大学でそれぞれ機械工学の学士号と修士号を取得し、ヒューストン大学で機械工学の修士号を取得しています。

Chad Wuest は現在、Weatherford のインテリジェント MPD のグローバル製品ライン マネージャーを務めています。 以前はオフショア MPD のグローバル製品ライン マネージャーを務めており、それ以前はアジア太平洋地域で運営や事業開発を含むいくつかの管理職を歴任しました。 彼は 24 年以上石油・ガス業界に携わっています。