Бурение противовыбросовых скважин: причины, предупреждающие знаки и препятствия для контроля скважины

Выброс при бурении – это потеря контроля над скважиной: пластовая жидкость поступает в ствол скважины, барьеры, которые должны ее сдерживать, один за другим выходят из строя, и нефть или газ беспрепятственно достигают поверхности. Это цепочка отказов, а не одна сломанная деталь, и цепочка обычно начинается задолго до того, как кто-либо на буровой это заметит.

Вот почему бурение противовыбросовых скважин рассматривается как дисциплина, а не как риск, от которого следует застраховаться. Нижеследующее подробно описывает этот термин, четыре причины, лежащие в основе большинства событий, индикаторы удара, которые дают экипажу время действовать, оборудование, образующее барьерный блок, а также рейтинги и тесты, которые стоит проверить, когда вы определяете или покупаете оборудование для управления скважиной.

Что такое противовыбросовая скважина?

Выбросовая скважина – это скважина, в которой пластовые флюиды больше невозможно удерживать, поэтому нефть, газ или рассол выходят из ствола скважины на поверхность или в другой пласт. Разница между ударом и выбросом заключается в масштабе, а не в характере: удар — это приток, которым вы еще можете управлять, выброс — это приток, которым вы не можете управлять.

Удар начинается, когда давление, оказываемое буровым раствором, падает ниже порового давления пробуренного пласта. Если команда закроет скважину, выпустит приток наружу и восстановит столб грязи, событие закончится как удар. Если закрытие не удается или задерживается, тот же приток становится выбросом, и словарный запас снова меняется в зависимости от того, куда уходит жидкость.

Четыре причины, объясняющие большинство выбросов при бурении

Почти каждый выброс во время бурения происходит из-за столба бурового раствора, который больше не уравновешивает пластовое давление, за которым следует один из четырех путей разрушения.

1. Недостаточная плотность раствора. Грязь слишком легкая для бурящегося пласта, или она разбавляется самим притоком, поэтому гидростатический напор падает ниже порового давления и скважина начинает течь.
2. Потеря циркуляции. При выходе бурового раствора в проницаемую или трещиноватую зону уровень затрубного пространства падает, вместе с ним падает гидростатическое давление, и нижний пласт может питать скважину. Потери циркуляции и выбросы настолько тесно связаны между собой, что многие операторы рассматривают их как единую категорию риска.
3. Аномальное пластовое давление. Узкая разница между поровым давлением и градиентом трещины оставляет мало места между ударом и потерянной отдачей. Окно для бурения шириной всего несколько десятых фунта на галлон исключает любое отклонение веса бурового раствора.
4. Разрушение башмака цементирования и обсадной колонны. Цемент, который не изолирует башмак или пласт за трубой, позволяет жидкости течь вверх — иногда через несколько дней после цементирования работы на диаграмме насоса выглядели чистыми.

Сбои оборудования и процедур находятся позади этих четырех, а не рядом с ними. Непроверенное превентивное средство, объем ямы, который никто не сравнивал с предыдущим часом, или медленное решение о закрытии каждого из них превращают хрестоматийный удар в взрыв.

Предупреждающие знаки: от удара до выброса

Индикаторы выброса появляются за несколько минут или часов до выброса, и каждый из них представляет собой изменение числа, которое уже наблюдает бурильщик.

Анализ инцидентов повторяет один и тот же урок: бригады, действующие по первому индикатору, удерживают скважину, в то время как бригады, ожидающие подтверждения, тратят больше времени, чем необходимо пласту, чтобы разгрузить затрубное пространство.

Барьерная сетка: оборудование, предотвращающее выбросы в скважине

Оборудование управления скважиной представляет собой набор независимых барьеров, и каждый элемент выполняет работу, которую другие не могут выполнить.

Противовыбросовые превенторы (API 16A)

Кольцевой превентор закрывается первым, герметизируя отверстие практически любой формы и позволяя зачистить трубу под давлением. Затем наступают превенторы плашек: одинарный плашек герметизирует трубу одного размера, а двойной плашек соединяет трубные плашки с глухими или срезными плашками, которые разрезают колонну и герметизируют открытое отверстие. Допустимость превентора для данной скважины определяется номинальным рабочим давлением, а не цветом краски.

Кольцевой противовыбросовый превентор API 16A для контроля скважин Превентор с кольцевым уплотнением показан как первый герметизирующий барьер в системе управления скважиной, с подробной информацией о герметизации, долговечности и совместимости оборудования. Посмотреть продукт →

Превентивная мера заслуживает своего паспортного рейтинга только в том случае, если ее эффективность доказана, и именно здесь испытательный пень занимает свое место. Тестовый пень противовыбросового превентора с надлежащей оценкой позволяет буровой установке проверять штабель при полном давлении до того, как он понадобится, а не после, а также защищает штабель от повреждений во время повторяющихся непроверенных циклов.

Дроссельные манифольды (API 16C)

После закрытия скважины штуцерный манифольд становится инструментом, позволяющим вернуть ее под контроль: он удерживает противодавление в затрубном пространстве, в то время как приток циркулирует с контролируемой скоростью. Коллектор глушения обеспечивает параллельный путь для закачки тяжелой жидкости в скважину. Оба должны работать с абразивными, газовыми, а иногда и высокосернистыми жидкостями при полном давлении в скважине, поэтому штуцеры с твердым покрытием и правильно ориентированные пути потока здесь имеют большее значение, чем практически в любой другой части буровой установки.

Устранение выброса скважины: что работает после потери контроля

Как только скважина начинает бурить, цель меняется с предотвращения на борьбу, и доступные методы делятся на три группы.

• Напор и динамичное убийство. Тяжелая жидкость закачивается быстрее, чем пласт может питать скважину, заставляя приток возвращаться туда, откуда он пришел. Он подходит для неглубоких или низкодебитных скважин и зависит от мощности наземной перекачки.
• Укупорка. На устье скважины устанавливается перекрывающая труба, чтобы перекрыть поток на поверхности, обычно из судна. Это выигрывает время, но не убивает колодец.
• Облегчение хорошее. Наклонно-направленная скважина бурится для пересечения выдувного ствола скважины, затем через пересечение закачивается тяжелый буровой раствор, чтобы глушить его. Это самый медленный и надежный вариант, а также стандартный выбор для подводных выбросов.

Дроссельный манифольд API 16C для контроля давления в скважине Поверхностный манифольд, используемый в методах управления скважиной для регулирования давления через дроссельные заслонки во время бурения, добычи и капитального ремонта. Посмотреть продукт →

Все три зависят от одного и того же наземного оборудования: насосов, линий высокого давления и коллектора, который может удерживать и регулировать давление без эрозии или утечек.

Соответствие характеристик оборудования реальным условиям скважины

Номинальное давление — это первый фильтр при покупке любого устройства управления скважиной, но он никогда не единственный. Две сборки с одной и той же паспортной табличкой 15 000 фунтов на квадратный дюйм могут вести себя по-разному в кислой, горячей скважине с высоким давлением.

• Класс давления и испытательное давление. Рабочее давление определяет предел эксплуатации; Испытательное давление – это то, какое оборудование должно выдержать на пне. Попросите и то, и другое, и для протокола.
• Температурный класс. Эластомеры и седла аттестуются в определенном диапазоне: примерно от -46 °C до 121 °C для обычных классов и выше для специальных. Превентор, рассчитанный на эксплуатацию в скважинах с умеренным климатом, не является автоматически приемлемым для скважин с горячим газом.
• Класс материала. Содержание H2S и CO2 определяет, приемлема ли стандартная углеродистая сталь или детали, контактирующие с рабочей средой, должны соответствовать спецификациям эксплуатации в кислой среде.
• Уровень спецификации продукта. Уровни PSL определяют, сколько дополнительных испытаний и документации требуется, и они представляют собой практическую разницу между клапаном для общего обслуживания и клапаном для критического управления скважиной.

Устье скважины под трубой заслуживает такого же внимания, как и превенторы над ней. Он несет обсадные колонны, испытывает такое же пластовое давление и является последним барьером перед тем, как жидкость достигнет поверхности.

Устьевая и новогодняя елки для добычи нефти и газа Наземное устьевое и елочное устройство для контроля, мониторинга и распределения потоков нефти и газа на добывающих скважинах. Посмотреть продукт →

Часто задаваемые вопросы

Как быстро удар ногой может превратиться в удар?

В газовой скважине это может занять всего несколько минут. Газ расширяется по мере подъема, поэтому приток с глубины нескольких тысяч метров может очень быстро разгрузить кольцевое пространство, как только оно приблизится к поверхности. Именно поэтому процедура закрытия измеряется секундами и практикуется до тех пор, пока она не станет автоматической.

В чем разница между выбросом и подземным выбросом?

Поверхностный выброс достигает пола буровой установки и атмосферы; подземный выброс остается под землей и перетекает в более мелкую формацию. Подземные выбросы труднее диагностировать, поскольку на поверхности может быть мало видимого потока, но они все равно повреждают скважину и резервуар.

Можно ли остановить выброс без помощи рельефной скважины?

Иногда. Закапывание, закрытие и вмешательство в ствол скважины останавливают выбросы, особенно на суше или на мелководье. Разгрузочная скважина используется, когда другие методы не помогают или когда к скважине невозможно безопасно подойти.

Как часто следует проверять противовыбросовый превентор?

Функциональное тестирование обычно проводится еженедельно или за рейс, с полным давлением в начале скважины, после любых работ по противовыбросовому оборудованию и с интервалами, установленными политикой оператора по управлению скважиной.

Бурение противовыбросовой скважины вознаграждает больше за подготовку, чем за реакцию. Сбалансированный столб бурового раствора, проверенная барьерная сетка и бригада, которая воспринимает усиление ямы как сигнал о прекращении работ, предотвращают больше выбросов, чем любая отдельная часть оборудования, и стоят гораздо меньше, чем альтернатива.