Выброс нефтяной скважины: причины, средства предотвращения и основы безопасности

Выброс – это неконтролируемый выброс сырой нефти, природного газа или буровых растворов из скважины после выхода из строя ее систем контроля давления. Это представляет собой полную потерю контроля над скважиной и является наиболее опасным событием в бурении нефти и газа, способным привести к человеческим жертвам, разрушению буровой установки и выбросу больших объемов углеводородов в окружающую среду.

Для инженеров-бурильщиков, руководителей буровых площадок и групп закупок понимание того, как развиваются выбросы и какие барьеры их останавливают, имеет важное значение для безопасной эксплуатации. В этом руководстве описаны определение, причины, последовательность обострений и сертифицированное API оборудование, используемое для предотвращения неконтролируемых выбросов из нефтяных скважин.

Что определяет выброс нефтяной скважины?

Выброс нефтяной скважины определяется как полная потеря контроля над скважинными флюидами. Пластовое давление превышает гидростатическое давление столба бурового раствора, и противовыбросовая труба не может сдержать образовавшийся приток, поэтому нефть, газ или соленая вода бесконтрольно вытекают из скважины. Путь потока определяет тип и серьезность события.

Выбросы делятся на три категории:

• Поверхностные выбросы - пластовые флюиды достигают поверхности через ствол скважины или вокруг пола буровой установки и часто воспламеняются, создавая пожар, который чрезвычайно трудно потушить, пока скважина остается открытой.
• Подводные выбросы - утечка жидкостей из устья подводной скважины или морского дна во время бурения на море, образуя подводные шлейфы, которые усложняют локализацию и вмешательство.
• Подземные выбросы - флюиды перетекают из более глубокой зоны в более мелкий и слабый пласт; движение скрыто под землей, что замедляет обнаружение и затрудняет реагирование.

Почему происходят выбросы нефтяных и газовых скважин?

Выбросы происходят из-за того, что поровое давление пласта превышает давление, которое может оказать ствол скважины, и защита скважины не может восстановить баланс системы. Большинство инцидентов связаны с сочетанием геологических условий, эксплуатационных ошибок и недостатков оборудования, а не с одной изолированной причиной.

Выбросу всегда предшествует выброс – приток пластовых флюидов, которые еще могут удерживать барьеры скважины. Выброс происходит только тогда, когда удар не обнаружен, не закрыт или не загерметизирован. Скорость обнаружения удара и надежность закрытия — два фактора, которые наиболее непосредственно определяют результат.

Как удар ногой перерастает в выброс

Удар ногой перерастает в удар в предсказуемой последовательности. Понимание каждого шага делает профилактику возможной.

1. Пластовая жидкость поступает в ствол скважины. Поровое давление преодолевает гидростатическое давление столба бурового раствора, и в скважину начинает поступать газ, нефть или соленая вода.
2. Экипаж обнаруживает наплыв. Увеличение объема карьера, увеличение обратного потока или падение давления насоса предупреждают бурильщика. Это тот момент, когда правильные процедуры контроля скважины все еще могут остановить событие.
3. Инициируется отключение. Стек ПВО закрывается, чтобы изолировать скважину. Если закрытие своевременное и уплотнения держатся, выброс сдерживается и может быть выведен через штуцерный коллектор.
4. Сдерживание не удалось или реакция слишком медленная. Если противовыбросовый превентор не может закрыться, уплотнение протекает под давлением или экипаж реагирует поздно, жидкости продолжают двигаться к поверхности.
5. Развивается неконтролируемое течение. Углеводороды прорываются на поверхность или мигрируют в другой пласт; За этим быстро следуют пожар, образование кратеров, обрушение буровой установки и ущерб окружающей среде.

Оборудование для контроля скважины, останавливающее выбросы

Три скоординированных уровня оборудования предотвращают выбросы: система бурового раствора обеспечивает основной контроль, блок противовыбросовых превенторов является механическим барьером, а устьевое оборудование и оборудование для контроля потока управляют давлением после закрытия скважины. Когда основной контроль терпит неудачу, исход решает состояние и производительность остальных слоев.

Стеки противовыбросовых превенторов

Стек BOP — это последняя механическая линия защиты. Кольцевые превенторы герметизируют трубу любой формы или закрывают открытое отверстие путем сжатия эластомерного пакета; Пластинчатые превенторы обеспечивают жесткое уплотнение: трубные плашки закрываются вокруг бурильной трубы, срезные плашки режут и герметизируют, а глухие плашки закрывают открытый ствол. Правильная конфигурация стека зависит от максимального ожидаемого давления на поверхность, размера скважины и типа буровой установки. Сертификация API 16А является базовым требованием.

Кольцевой превентор с интеллектуальной системой управления Этот кольцевой противовыбросовый превентор обеспечивает прочное эластомерное уплотнение вокруг труб различной формы и отвечает требованиям к штабелям противовыбросовых превенторов, обсуждавшимся выше. Его прочная конструкция и быстродействующая система управления обеспечивают надежную герметизацию в сложных условиях бурения. Посмотреть продукт →

Дроссельные и убойные коллекторы

После закрытия ПВП контрольной точкой становится штуцерный манифольд. Он направляет скважинные жидкости через регулируемые штуцеры, которые снижают давление до приемлемого уровня при циркуляции тяжелого раствора для глушения, а коллектор для глушения обеспечивает отдельный путь для перекачки жидкостей для глушения, когда обычная система бурового раствора недоступна. Манифольды, изготовленные в соответствии с API 16С, должны соответствовать ожидаемому давлению, расходу и условиям эрозии.

Дроссельный манифольд для контроля давления в стволе скважины Этот дроссельный манифольд, расположенный сразу после блока ПВО, направляет скважинные флюиды через регулируемые штуцеры для регулирования давления во время операций по глушению. Он соответствует спецификациям API 6А и NACE MR0175 для надежного управления потоком. Посмотреть продукт →

Устьевое и елочное оборудование

Устье скважины поддерживает обсадные колонны и образует границу давления между скважиной и поверхностью. Обсадные головки, насосно-компрессорные головки и катушки выбираются в зависимости от программы обсадных труб, рабочего давления, температурного режима и класса материала. После сверления елка становится производственным барьером. Оборудование API 6A с полной отслеживаемостью материалов является необходимым условием для безопасного контроля скважины на каждом этапе.

Устьевая и рождественская елки в сборе для контроля добычи Этот интегрированный узел устья скважины и рождественской елки включает в себя блоки клапанов и приборы для безопасного управления и мониторинга потока. Он образует поверхностный производственный барьер и изготовлен из коррозионностойких материалов, обеспечивающих долгосрочную службу. Посмотреть продукт →

Стандарты и рекомендации по покупке противовыбросового оборудования

Принятие противовыбросового оборудования операторами и регулирующими органами зависит от соответствия стандартам API. Покупатели должны убедиться, что поставщик имеет сертификат управления качеством API Q1, а также монограмму продукта для конкретной категории оборудования, и что его предприятие регулярно проверяется.

Сертификация не заменяет проверку конструкции. Группы по закупкам должны сравнить номинальное рабочее давление с максимальным ожидаемым устьевым давлением, подтвердить температурный класс и класс обслуживания H2S, проверить сертификаты заводов по производству материалов и запросить отчеты о заводских приемочных испытаниях. Для барьерного оборудования также имеют значение собственные возможности производителя. Поставщик, который выполняет собственную механическую обработку, сварку, сборку и испытания под давлением на одном заводе, например Цзянсу Устьевое буровое оборудование Co., Ltd. , легче проверять и, как правило, быстрее, чем у торгового посредника.

Тестирование и обслуживание, обеспечивающие надежность барьеров

Оборудование для контроля скважины настолько надежно, насколько надежно оно было проведено при последнем испытании. Пузырьки противовыбросовых превенторов периодически подвергаются испытаниям под давлением, а также после ключевых событий. Перед установкой, Испытательный пень противовыбросового превентора доводит стек до номинального рабочего давления и проверяет правильность уплотнения кольцевых элементов и блоков плашек, не подвергая риску бригаду буровой установки.

Регулярное функциональное тестирование должно проводиться параллельно с испытаниями под давлением: закрытие и открытие каждого элемента противовыбросового превентора при низком давлении, проверка плавности работы дроссельных и глушильных клапанов, проверка эластомеров на предмет износа и документирование каждого результата. Эластомеры, подвергающиеся воздействию высоких температур, H2S или агрессивных буровых растворов, следует заменять по календарному графику, а не только после выхода из строя. Чистая, повторяемая история испытаний является самым сильным сигналом о том, что барьерная система готова к работе на следующей скважине.

Часто задаваемые вопросы о выбросах нефтяных скважин

В чем разница между ударом и выбросом?

Выброс – это приток пластовых флюидов, который обнаруживается и сдерживается, в то время как барьеры скважины остаются неповрежденными. Выброс – это неспособность сдержать этот приток, будь то из-за позднего закрытия, неисправного уплотнения противовыбросового превентора или неполного закрытия.

Можно ли остановить выброс нефтяной скважины после его начала?

Это возможно, но только посредством операций высокого риска, таких как закрытие труб, закачка тяжелых жидкостей глушения или бурение вспомогательных скважин, что может занять недели или месяцы. Вот почему отрасль концентрируется на предотвращении и быстром закрытии: остановить активный выброс гораздо сложнее, чем остановить предшествовавший ему выброс.

Какое оборудование наиболее важно для предотвращения выброса?

Превенторный блок является самым важным барьером, поскольку это единственное оборудование, которое может физически закрыть скважину за считанные секунды между обнаружением удара и потерей контроля. Однако он не может работать в одиночку: штуцерный и глушильный манифольд, устьевая система и система бурового раствора должны быть спроектированы, рассчитаны и обслуживаться как одна интегрированная система.

Выброс – это полный отказ управления скважиной, но это предсказуемый отказ. В отрасли задокументированы предупреждающие знаки, определены причины и разработаны стандарты оборудования (устьевые устройства API 6A, противовыбросовые трубы API 16A и манифольды API 16C), которые предотвращают эскалацию при правильном выборе, установке и обслуживании. Для буровых бригад и покупателей практический вывод один и тот же: проверять номинальное давление и сертификаты, относиться к каждому удару как к потенциальному выбросу и держать каждое ограждение проверенным и готовым.