Объяснение выброса скважины: причины, предупреждающие знаки и средства предотвращения

Выбросная скважина – это скважина, потерявшая контроль над давлением: пластовые флюиды попадают в ствол скважины и вытекают на поверхность или в более мелкий пласт быстрее, чем буровая установка может их удержать. Это краткий ответ. Более развернутый ответ заключается в том, что почти ни одна скважина не взрывается без предварительного предупреждения. Он начинается с удара, а расстояние между ударом и выбросом измеряется минутами и тем, насколько хорошо поддерживается оборудование контроля скважины на буровой площадке.

В этой статье объясняется, что на самом деле представляет собой выброс, что его вызывает, предупреждающие знаки, которые появляются первыми, а также оборудование, от кольцевого превентора до дросселирующих и ликвидационных линий, которое решает, останется ли удар ударом.

Удар, поверхностный выброс, подземный выброс: что означает каждый термин

Эти три термина описывают одну и ту же неисправность на разных этапах и в разных местах, а их смешение приводит к неправильным вызовам на буровой.

• Удар: приток пластовой жидкости в ствол скважины. Оно все еще содержится. Большинство выбросов удаляются с помощью системы бурового раствора в течение нескольких часов, и скважина никогда не выходит из строя.
• Выброс поверхности: неконтролируемый поток нефти, газа, воды или бурового раствора на поверхности. Это событие представляет себе большинство людей, и именно оно доходит до шейкеров, буровых установок и новостей.
• Подземный выброс: жидкость перетекает из ствола скважины в другой пласт с более низким давлением вместо того, чтобы достичь поверхности. На буровой площадке ничего не появляется, поэтому этот вариант сложнее всего обнаружить, а исправление зачастую является самым дорогим.

Практический момент: удар ногой — это проблема давления, выброс — это проблема давления, которая уже вышла за пределы барьеров. Все, что контролируется скважиной, предназначено для того, чтобы первое не стало вторым.

Что вызывает взрыв скважины

На практике выбросы возникают по четырем основным причинам: несбалансированный столб бурового раствора, пропущенный приток, неисправное оборудование для контроля давления или экипаж, который не предпринял никаких действий в соответствии с тем, что им уже показывали приборы.

• Плотность бурового раствора ниже порового давления. Если поровое давление в проницаемой зоне выше прогнозируемого, гидростатического напора столба бурового раствора недостаточно, чтобы сдержать пласт.
• Не держать яму полной во время спотыкания. Каждая вытащенная труба вытесняет грязь. Если скважина не заполнена, гидростатическое давление падает, и скважина может работать вообще без каких-либо буровых работ.
• Тампонирование и импульсные эффекты. Слишком быстрое вытягивание трубы приводит к временному снижению давления под долотом, что может привести к затягиванию пластовой жидкости в ствол скважины.
• Потеря циркуляции. Попадание бурового раствора в слабую или трещиноватую зону снижает уровень жидкости в затрубном пространстве и устраняет первичный барьер.
• Неглубокие перерывы в газе и бурении. Внезапное увеличение скорости проникновения часто сигнализирует о наличии пористой, проницаемой зоны, иногда с газом, который поступает в скважину быстрее, чем может циркулировать из нее.
• Механическая неисправность. Не закрывающийся превентор, изношенное уплотнение толкателя, протекающий фланец, засоренный дроссель или неправильно выровненный коллектор – все это удаляет вторичный барьер именно тогда, когда это необходимо.
• Человеческий фактор. Пропуск буровых работ, игнорирование показаний газа, задержка остановки и давление с целью продолжения бурения — все это повторяющиеся темы в отчетах об инцидентах.

Редко случается, что взрыв вызван одним предметом. Обычная картина – это небольшой приток, который остается незамеченным, поскольку вес грязи был незначительным, за которым следует барьер, который не закрывается, когда он наконец закрывается.

Предупреждающие признаки выброса: первые десять минут

Обнаружение удара — это чтение, а не мнение. Четыре индикатора охватывают большинство ранних предупреждений, и они наиболее полезны, когда их рассматривают вместе, а не по одному.

Ни один из этих индикаторов сам по себе не является окончательным, и правильная реакция, когда два или более появляются вместе, одинакова: остановиться, закрыть и измерить давление закрытия. Десять минут, потраченные на подтверждение удара, дешевле, чем неделя, потраченная на устранение взрыва.

Как оборудование контроля давления останавливает выброс

Управление скважиной осуществляется на трех уровнях, и каждый уровень существует только потому, что тот, что выше него, может выйти из строя.

• Первичный контроль: гидростатическое давление столба бурового раствора. Это самый дешевый барьер, который разрушается первым.
• Вторичный контроль: блок противовыбросовых превенторов вместе с линиями дросселирования и глушения. Это механический барьер, который должен срабатывать по требованию.
• Третичный контроль: разгрузочные скважины, динамические глушения и баритовые пробки, когда скважину невозможно вернуть под контроль с поверхности.

Оборудование во вторичном барьере соответствует стандартам API: API 16A для оборудования для бурения скважин, такого как превенторы, API 16C для систем дросселирования и глушения и API 6A для устьевого оборудования и оборудования «елочной елки». Эти стандарты важны для покупателей по простой причине: они определяют номинальное давление, материалы и процедуры испытаний, которые определяют, выдерживает ли барьер давление 15 000 фунтов на квадратный дюйм или протекает при 5 000 фунтов на квадратный дюйм.

Кольцевой превентор

Кольцевой превентор закрывает резиновый уплотнительный элемент вокруг всего, что находится в скважине, будь то бурильная труба, обсадная колонна, бурильный замок или вообще ничего. Именно благодаря этой гибкости при ударе обычно первым закрывается превентор. Более совершенные кольцевые конструкции позволяют продевать трубу через закрытый элемент и вращать колонну, что позволяет бригаде выбрасывать газ, а не просто закрывать скважину.

Кольцевой противовыбросовый превентор API 16A для контроля бурения скважин Кольцевой превентор герметизирует бурильную трубу, обсадную колонну или открытый ствол и обычно сначала закрывается при ударе. Посмотреть продукт →

Предотвращение тарана

Превенторы тарана — это твердое уплотнение. Трубные плашки закрывают трубу определенного размера, глухие плашки закрывают открытое отверстие, а срезные плашки разрезают трубу и герметизируют скважину. Поскольку уплотнительный элемент представляет собой эластомер с металлической подложкой, соответствующий фиксированному отверстию, плунжеры выдерживают более высокое давление, чем кольцевые, и удерживают его дольше. Типичный штабель сочетает в себе кольцевой элемент сверху и два или более предохранителей внизу, поэтому выбор между одинарными и двойными плашками является вопросом размера, а не предпочтением.

Двойной пламегаситель для герметизации устья скважины высокого давления Двухплунжерный превентор использует два плашка для герметизации бурильной трубы или обсадной трубы в случае аномального повышения давления в скважине. Посмотреть продукт →

Дроссельные и убойные коллекторы

Превентор, который закрывает скважину, только решает проблему. Дроссельный коллектор контролирует, куда движется жидкость и с какой скоростью она стравливается, используя регулируемые дроссели для точного контроля и положительные дроссели для фиксированного, предсказуемого ограничения. Коллектор глушения выполняет противоположную работу: он закачивает утяжеленную жидкость обратно в скважину для восстановления гидростатического баланса. В обоих случаях во время операции глушения наблюдается абразивный высокоскоростной поток, поэтому устойчивость к эрозии штуцеров, линий и клапанов определяет, как долго манифольд будет оставаться работоспособным.

Дроссельный манифольд API 16C для контроля давления в скважине В дроссельном манифольде используются регулируемые и положительные штуцеры для контроля направления потока скважинной жидкости и скорости ее стравливания. Посмотреть продукт →

Тестирование — часть барьера

Превентивное средство, которое никогда не подвергалось испытаниям под давлением, — это обещание, а не препятствие. Обычно трубы проходят функциональные испытания между скважинами и испытания под давлением через регулярные промежутки времени или после любого ремонта с использованием испытательного приспособления, а не самой скважины. Испытательный пень противовыбросового превентора существует именно для этой цели, и рассматривать его как часть дворового оборудования, а не как защитное устройство, является распространенным и дорогостоящим подходом.

Подземные выбросы: провал, который вы не можете увидеть

С подземным выбросом справиться труднее, поскольку отсутствуют обычные признаки: отсутствие потока на поверхности, отсутствие усиления в карьере, отсутствие явных признаков давления на штуцере. Вместо этого вы получаете набор косвенных знаков.

• Потерянные доходы, которые не восстанавливаются, или частичные потери, которые продолжаются после лечения.
• Необъяснимые изменения давления насоса и давления в стояке, которые не соответствуют весу бурового раствора.
• Приток из одной зоны при закачке в другую, иногда наблюдается в соседних скважинах или при мониторинге давления.
• Аномальные объемы в кольцевом пространстве, которые нельзя объяснить поездкой или смещением.

Уничтожение подземного взрыва отличается от убийства на поверхности. Возможные варианты включают в себя закачку баритовой пробки для герметизации продуктивного интервала, динамическое глушение, подавляющее приток с помощью высокоскоростной закачки с высокой плотностью, или, в худшем случае, создание разгрузочной скважины. Каждый подход зависит от знания того, куда на самом деле движется жидкость, поэтому данные о давлении и скважинные исследования имеют большее значение, чем скорость в первые часы.

Профилактика: практический контрольный список

В большинстве случаев профилактика сводится к рутинной дисциплине, а не к новым технологиям. Прежде чем сверлить вперед или спотыкаться, стоит выполнить следующие проверки по порядку.

1. Подтвердите плотность бурового раствора по последним оценкам порового давления и градиента трещин, а не по исходной программе.
2. Проверяйте объемы заполнения отверстий при каждой поездке и сравнивайте их с теоретическим объемом.
3. Ограничьте скорость спуска в открытой скважине, чтобы поддерживать давление тампона в допустимых пределах.
4. Перед разбуриванием обсадной колонны проверяйте работоспособность кольцевых и плашечных превенторов, а также выполняйте испытания трубы под давлением в соответствии с графиком.
5. Проверьте расположение дроссельной и глушильной линий и убедитесь, что клапаны манифольда находятся в правильном положении и имеют маркировку.
6. Убедитесь, что бурильщик, бригада на площадке и инженер по буровым растворам знают процедуру закрытия скважины и знают, кто ее назначает.
7. Просматривайте показания уровня газа и тенденции в ямах во время передачи смены, а не только в момент их резкого повышения.

В четвертом и пятом пунктах технические характеристики оборудования имеют наибольшее значение. Пакет, созданный в соответствии с API 16A с документированными протоколами испытаний, сопоставленными с номинальным давлением скважины, исключает из списка целую категорию отказов еще до того, как будет пробурено первое соединение.

Часто задаваемые вопросы

Сколько времени нужно, чтобы удар стал выбросом?

Это зависит от скорости притока и геометрии скважины, но практическое окно короткое: от минут до нескольких часов. В зонах с высокой проницаемостью газа переход может произойти до того, как бригада завершит проверку ямы, поэтому процедуры остановки предназначены для запуска без ожидания подтверждения.

В чем разница между противовыбросовым превентором и устьевым устройством?

Устье скважины представляет собой постоянное структурное соединение на поверхности, которое поддерживает обсадные колонны и обеспечивает фланцевые выпуски для эксплуатационной елки. Пакет противовыбросовых превенторов представляет собой временную систему контроля давления бурения, закрепленную болтами над ним и удаляемую при переходе скважины от бурения к завершению. Оба являются оборудованием, рассчитанным на давление, но они служат на разных этапах эксплуатации скважины.

Можно ли потушить подземный выброс с помощью буровой установки?

Иногда. Баритовая пробка или динамическое глушение из той же скважины могут сработать, когда принимающий пласт может быть герметизирован или когда скорость закачки может преодолеть приток. Если жидкость мигрирует между зонами или наземное оборудование не может обеспечить требуемую скорость и плотность, надежным вариантом является разгрузочная скважина.

Какое номинальное давление следует указать для противовыбросового оборудования?

Укажите выше максимальное предполагаемое давление на поверхность с запасом, а не ожидаемое рабочее давление. Номинальные значения представляют собой фиксированные ступени, обычно 5 000, 10 000 и 15 000 фунтов на квадратный дюйм рабочего давления при обычном наземном и морском обслуживании, а разница в стоимости между ступенями намного меньше, чем стоимость штабеля, который не может выдержать закрытие.

Итог

Скважина взрывается, потому что барьеры, которые должны были выдержать, не выдержали: столб бурового раствора был слишком легким, приток был пропущен или превентор и манифольд не сработали, когда их наконец использовали. Обнаружение позволяет выиграть время, а оборудование покупает возможность использовать это время. Для любого, кто определяет или обслуживает оборудование для управления скважиной, приоритеты непривлекательны и последовательны: правильное номинальное давление, проверенная сертификация API, уплотнения и дроссели, выдерживающие абразивный поток, и график испытаний, который действительно соблюдается.