Kontrola ropných vrtů - Oil well control

Řízení ropných vrtů je řízení nebezpečných účinků způsobených neočekávaným uvolňováním formovací kapaliny , jako je zemní plyn nebo ropa , na povrchová zařízení ropných nebo plynových vrtných souprav a únik do atmosféry. Technicky kontrola ropných vrtů zahrnuje zabránění vstupu formovacího plynu nebo kapaliny (uhlovodíky), obvykle označované jako kop , do vrtu během vrtání nebo zásahů do vrtu .

Formovací tekutina může vstoupit do vrtu, pokud tlak vyvíjený kolonou vrtné kapaliny není dostatečně velký, aby překonal tlak vyvíjený tekutinami ve vrtané formaci (tlak pórů). Řízení ropného vrtu zahrnuje také monitorování vrtu na známky blížícího se přítoku formovací tekutiny do vrtu během vrtání a postupů, aby bylo možné zastavit tok studny, když k tomu dojde, provedením náležitých nápravných opatření.

Pokud tyto tlakové účinky nezvládnete a nekontrolujete, může to způsobit vážné poškození a zranění nebo ztrátu života. Nesprávně řízené situace v oblasti řízení vrtu mohou způsobit výrony , což jsou nekontrolované a výbušné vypuzování tvorby uhlovodíků ze studny, což může vést k požáru.

Důležitost kontroly ropných vrtů

Moderní vrtačka Argentina.

Řízení ropných vrtů je jedním z nejdůležitějších aspektů vrtných operací. Nesprávné zacházení s kopy do kontroly ropných vrtů může mít za následek prasknutí s velmi vážnými následky, včetně ztráty cenných zdrojů a také životů polního personálu. I když náklady na výbuch (v důsledku nesprávné / žádné kontroly ropných vrtů) mohou snadno dosáhnout několika milionů amerických dolarů, peněžní ztráta není tak závažná jako ostatní škody, které mohou nastat: nenapravitelné škody na životním prostředí, odpad cenných zdrojů, zničeného vybavení a hlavně bezpečnosti a životů zaměstnanců na vrtné soupravě.

Aby se zabránilo následkům výbuchu, je třeba věnovat nejvyšší pozornost kontrole ropných vrtů. Proto by měly být zavedeny postupy kontroly ropných vrtů před začátkem abnormální situace zaznamenané ve vrtu a ideálně při umístění nové polohy soupravy. Jinými slovy, to zahrnuje i čas, kdy nové umístění je vybral, všichni vrtání, kompletace , workover , urážet a jakékoliv další operace vrtání související, které by měly být provedeny s řádnou kontrolou ropného vrtu v mysli. Tento typ přípravy zahrnuje rozsáhlé školení personálu, vypracování přísných provozních pokynů a návrh programů vrtání - maximalizuje pravděpodobnost úspěšného opětovného získání hydrostatické kontroly vrtu po významném přílivu formovací kapaliny.

Základní pojmy a terminologie

Tlak je v ropném a plynárenském průmyslu velmi důležitým konceptem. Tlak lze definovat jako: síla vyvíjená na jednotku plochy. Jeho jednotka SI je newtonů na metr čtvereční nebo pascalů . Další jednotka, bar , je také široce používána jako měřítko tlaku, přičemž 1 bar se rovná 100 kilopascalech. Normálně se tlak měří v americkém ropném průmyslu v jednotkách liber síla na čtvereční palec plochy nebo psi. 1 000 psi se rovná 6894,76 kilopascalech.

Hydrostatický tlak

Hydrostatický tlak (HSP), jak je uvedeno, je definován jako tlak způsobený sloupcem tekutiny, který se nepohybuje. To znamená, že sloupec tekutiny, který je statický nebo v klidu, vyvíjí tlak v důsledku místní gravitační síly na sloupec tekutiny.

Vzorec pro výpočet hydrostatického tlaku v jednotkách SI ( N / m 2 ) je:

Hydrostatický tlak = výška (m) × hustota (kg / m 3 ) × gravitace (m / s 2 ).

Všechny tekutiny ve vrtu vyvíjejí hydrostatický tlak, který je funkcí hustoty a svislé výšky sloupce kapaliny. V jednotkách amerického ropného pole lze hydrostatický tlak vyjádřit jako:

HSP = 0,052 × MW × TVD ' , kde MW ( M ud W osm nebo hustota ) je hustota vrtné kapaliny v librách na galon (ppg), TVD je skutečná vertikální hloubka ve stopách a HSP je hydrostatický tlak v psi.

Hodnota 0,052 je potřebná jako převodní faktor na jednotku psi HSP.

K převodu těchto jednotek na jednotky SI lze použít:

  • 1 strana ≈ 119 826 4273  kg / m 3
  • 1 ft = 0,3048 metrů
  • 1 psi = 0,0689475729 barů
  • 1 bar = 10 5 pascalů
  • 1 bar = 15 psi

Tlakový gradient

Tlakový gradient se popisuje jako tlak na jednotku délky. V řízení ropných vrtů je tlak vyvíjený kapalinou často vyjádřen jako jeho tlakový gradient. Jednotkou SI jsou pascaly / metr. Gradient hydrostatického tlaku lze zapsat jako:

Tlakový gradient (psi / ft) = HSP / TVD = 0,052 × MW (ppg).

Tvarovací tlak

Tvarovací tlak je tlak vyvíjený formovacími tekutinami , což jsou kapaliny a plyny obsažené v geologických formacích, s nimiž se setkáváme při těžbě ropy nebo plynu. Lze také říci, že jde o tlak obsažený v pórech formace nebo zásobníku, který je vrtán. Tvarovací tlak je výsledkem hydrostatického tlaku formovacích tekutin nad sledovanou hloubkou společně s tlakem zachyceným ve formaci. Pod formovacím tlakem existují 3 úrovně: normálně tlaková formace, abnormální formační tlak nebo subnormální formační tlak.

Normálně tlaková formace

Normálně tlaková formace má formační tlak, který je stejný s hydrostatickým tlakem kapalin nad ní. Protože tekutiny nad formací jsou obvykle nějaká forma vody, lze tento tlak definovat jako tlak vyvíjený sloupcem vody z hloubky formace na hladinu moře.

Normální gradient hydrostatického tlaku pro sladkou vodu je 0,433 libry na čtvereční palec na stopu (psi / ft) nebo 9,792 kilopascalu na metr (kPa / m) a 0,465 psi / ft pro vodu s rozpuštěnými pevnými látkami, jako ve vodách pobřeží Mexického zálivu, nebo 10,516 kPa / m. Hustota formovací vody ve slaném nebo mořském prostředí, například podél pobřeží Mexického zálivu, je přibližně 9,0  ppg nebo 1078,43 kg / m 3 . Protože toto je nejvyšší jak pro vodu z Gulf Coast, tak pro sladkou vodu, lze normálně tlakovou formaci ovládat pomocí bahna s obsahem 9,0 ppg.

Někdy má hmotnost skrývky, která se týká hornin a tekutin nad formací, tendenci formaci zhutňovat, což vede k nárůstu tlaku uvnitř formace, pokud jsou kapaliny zachyceny na místě. Formace si v tomto případě udrží svůj normální tlak, pouze pokud existuje komunikace s povrchem. V opačném případě dojde k abnormálnímu tlaku formování .

Abnormální tlak formace

Jak bylo diskutováno výše, jakmile jsou tekutiny zachyceny uvnitř formace a neumožňují únik, dochází k nárůstu tlaku, který vede k abnormálně vysokým formovacím tlakům. To obvykle vyžaduje kontrolu hmotnosti bláta větší než 9,0 ppg. Nadměrný tlak, nazývaný „přetlak“ nebo „geotlak“, může způsobit vyfouknutí studny nebo její nekontrolovatelnost během vrtání.

Subnormální formační tlak

Subnormální formační tlak je formační tlak, který je nižší než normální tlak pro danou hloubku. To je běžné ve formacích, které prošly produkcí původního uhlovodíku nebo formovací tekutiny v nich.

Tlak nadloží

Tlak skrývky je tlak vyvíjený hmotností hornin a obsahujících tekutiny nad sledovanou zónou. Tlak nadloží se liší v různých oblastech a formacích. Je to síla, která má tendenci formovat formaci vertikálně. Hustota těchto obvyklých rozsahů hornin je asi 18 až 22 ppg (2 157 až 2 636 kg / m 3 ). Toto rozmezí hustot bude generovat tlakový gradient skrývky asi 1 psi / ft (22,7 kPa / m). 1 psi / ft obvykle není použitelný pro mělké mořské sedimenty nebo masivní sůl. V pobřežních vodách je však lehčí sloupec mořské vody a sloupec podmořské horniny nejde až na povrch. Proto je obvykle v hloubce na moři generován nižší tlak na skrývku, než jaký by byl nalezen ve stejné hloubce na souši.

Matematicky lze tlak na skrývku odvodit jako:

S = ρ b × D × g

kde

g = gravitační zrychlení
S = přetěžovací tlak
ρ b = průměrná objemová hustota formace
D = svislá tloušťka nadložních sedimentů

Sypná hustota sedimentu je funkcí hustoty matrice horniny, pórovitosti v mezích pórů a hustoty pórů. To lze vyjádřit jako

ρ b = φρ f + (1 - φ) ρ m

kde

φ = pórovitost hornin
ρ f = hustota formovací tekutiny
ρ m = hustota matrice horniny

Tlak zlomeniny

Lomový tlak lze definovat jako tlak potřebný k tomu, aby došlo k selhání nebo rozdělení formace. Jak název napovídá, je to tlak, který způsobuje zlomení formace a ztrátu cirkulující tekutiny. Tlak na lomu je obvykle vyjádřen jako gradient, přičemž běžné jednotky jsou psi / ft (kPa / m) nebo ppg (kg / m 3 ).

K rozbití formace jsou obecně potřeba tři věci, kterými jsou:

  1. Pumpujte do formace. To bude vyžadovat tlak ve vrtu větší než tlak formace.
  2. Tlak ve vrtu musí také překročit pevnost horninové matice.
  3. A nakonec musí být tlak vrtu větší než jedno ze tří hlavních napětí ve formaci.

Tlak čerpadla (tlakové ztráty systému)

Tlak čerpadla , který se také označuje jako tlaková ztráta systému , je součtem všech tlakových ztrát z povrchového zařízení ropného vrtu, vrtacího potrubí , vrtacího límce , vrtáku a ztrát prstencového tření kolem vrtacího límce a vrtné trubky. Měří tlakovou ztrátu systému na začátku oběhového systému a měří celkový třecí tlak.

Pomalý tlak čerpadla (SPP)

Pomalý tlak čerpadla je cirkulující tlak (tlak používaný k čerpání kapaliny celým systémem aktivní kapaliny, včetně vrtu a všech povrchových nádrží, které tvoří primární systém během vrtání) při snížené rychlosti. SPP je velmi důležitý během operace zabití vrtu, při které cirkuluje (proces, při kterém cirkuluje vrtná kapalina ze sací jámy, dolů z vrtné trubky a vrtacích objímek, z vrtáku, prstence nahoru a zpět do jámy při vrtání výtěžek) se provádí při snížené rychlosti, aby se umožnila lepší kontrola oběhových tlaků a aby se vlastnosti bláta (hustota a viskozita) udržovaly na požadovaných hodnotách. Pomalý tlak čerpadla lze také označit jako „tlak rychlosti zabíjení“ nebo „pomalý cirkulační tlak“ nebo „tlak rychlosti zabíjení“ atd.

Uzavřený tlak vrtacího potrubí

Uzavírací tlak vrtacího potrubí (SIDPP), který se zaznamenává při uzavření studny při kopnutí, je měřítkem rozdílu mezi tlakem ve spodní části otvoru a hydrostatickým tlakem (HSP) ve vrtné trubce . Během uzavření studny se tlak vrtu stabilizuje a formovací tlak se rovná tlaku ve spodní části otvoru. Vrtná trubka by v tuto chvíli měla být plná kapaliny o známé hustotě. Proto lze formovací tlak snadno vypočítat pomocí SIDPP. To znamená, že SIDPP dává během kopu přímý formační tlak.

Uzavírací tlak v plášti (SICP)

Tlak uzavíracího pouzdra (SICP) je měřítkem rozdílu mezi formovacím tlakem a HSP v mezikruží, když nastane kop.

Tlak v prstenci lze odhadnout pomocí následující matematické rovnice:

FP = HSP bahno + příliv HSP + SICP

kde

FP = formovací tlak (psi)
HSP bahno = hydrostatický tlak bahna v prstenci (psi)
Příliv HSP = hydrostatický tlak přítoku (psi)
SICP = uzavírací tlak v plášti (psi)

Tlak v dolním otvoru (BHP)

Tlak v dolním otvoru (BHP) je tlak na dně studny. Tlak se obvykle měří ve spodní části otvoru. Tento tlak lze vypočítat ve statickém vrtu naplněném kapalinou pomocí rovnice:

BHP = D × ρ × C,

kde

BHP = tlak ve spodním otvoru
D = vertikální hloubka studny
ρ = hustota
C = přepočítací koeficient jednotek
(nebo v anglickém systému BHP = D × MWD × 0,052).

V Kanadě je vzorec hloubka v metrech x hustota v kg x konstantní faktor gravitace (0,00981), který poskytne hydrostatický tlak vrtání vrtu nebo (hp) hp = bhp s vypnutými čerpadly. Tlak ve spodním otvoru závisí na následujícím:

  • Hydrostatický tlak (HSP)
  • Uzavírací povrchový tlak (SIP)
  • Třecí tlak
  • Rázový tlak (nastává, když přechodný tlak zvyšuje tlak ve spodním otvoru)
  • Tlak výtěru (nastává, když přechodný tlak snižuje tlak ve spodním otvoru)

Proto lze BHP říci jako součet všech tlaků na dně studny, který se rovná:

BHP = HSP + SIP + tření + přepětí - výtěr

Základní výpočty v řízení ropných vrtů

Při kontrole ropných vrtů je třeba provést několik základních výpočtů. Níže bude popsáno několik těchto základních výpočtů. Většina jednotek zde je v amerických jednotkách ropného pole, ale tyto jednotky lze převést na jejich ekvivalentní jednotky SI pomocí tohoto odkazu Převod jednotek .

Kapacita

Kapacita vrtné kolony je zásadním problémem při řízení ropných vrtů. Kapacita vrtné trubky, objímek nebo otvoru je objem kapaliny, která může být v nich obsažena.

Vzorec kapacity je uveden níže:

Kapacita = ID 2 / 1029.4

kde

Kapacita = objem v sudech na stopu (bbl / ft)
ID = vnitřní průměr v palcích
1029.4 = Jednotka přepočítací koeficient

Celkový objem potrubí nebo otvoru je také dán vztahem:

Objem v sudech (bbls) = kapacita (bbl / ft) × délka (ft)

Stopy potrubí obsazené daným objemem jsou dány vztahem:

Nohy potrubí (ft) = objem bahna (bbls) / kapacita (bbls / ft)

Výpočet kapacity je důležitý při řízení ropných vrtů z následujících důvodů:

  • Objem vrtné roury a vrtacích objímek musí být načerpán, aby se během operace zabití dostalo zabijácké bahno na bit.
  • Používá se k pozorování pilulek a zátek v různých hloubkách vrtu.

Prstencová kapacita

Jedná se o objem obsažený mezi vnitřním průměrem otvoru a vnějším průměrem trubky. Prstencová kapacita je dána:

Prstencová kapacita (bbl / ft) = ( vnitřní otvor 2 - vnější trubka 2 ) / 1029,4

kde

ID otvor 2 o průměru = Uvnitř pláště nebo otevřeného otvoru v palcích
OD trubka 2 = Vnější průměr trubky v palcích

Podobně

Prstencovitý objem (bbl) = Kruhová kapacita (bbl / ft) × délku (ft)

a

Nohy obsazené objemem bláta v prstenci = objem bahna (bbls) / prstencová kapacita (bbls / ft).

Pokles hladiny kapaliny

Pokles hladiny kapaliny je vzdálenost, kterou hladina bahna poklesne, když je z vrtu vytažena suchá struna (kousek, který není ucpaný) a je dána vztahem:

Pokles hladiny kapaliny = Bbl disp / (uzávěr CSG + potrubí)

nebo

Pokles hladiny kapaliny = Bbl disp / (Ann cap + Pipe cap)

a výsledná ztráta HSP je dána vztahem:

Ztráta HSP = 0,052 × MW × kapka kapaliny

kde

Pokles kapaliny = vzdálenost, do které kapalina klesá (ft)
Bbl disp = posunutí tažené trubky (bbl)
CSG cap = kapacita pláště (bbl / ft)
Pipe disp = výtlak potrubí (bbl / ft)
Ann cap = Prstencová kapacita mezi pláštěm a trubkou (bbl / ft)
Víčko potrubí = kapacita potrubí
Ztráta HSP = Ztráta hydrostatického tlaku (psi)
MW = hmotnost bláta (ppg)

Při tažení mokré struny (bit je ucpaný) a tekutina z vrtací trubky se nevrací zpět do otvoru. Kapka kapaliny se poté změní na následující:

Pokles hladiny kapaliny = Bbl disp / Ann uzávěr

Hmotnost zabít bahno (KMW)

Hmotnost zabít bahno je hustota bahna potřebná k vyrovnání tlaku formace během operace zabití. Bahno Kill Weight lze vypočítat podle:

KWM = SIDPP / (0,052 × TVD) + OWM

kde

KWM = zabít bahno (ppg)
SIDPP = uzavírací tlak vrtné trubky (psi)
TVD   = skutečná vertikální hloubka (stopy)
OWM   = původní bahno (ppg)

Pokud však lze formovací tlak určit ze zdrojů dat, jako je tlak spodní díry, lze KWM vypočítat takto:

KWM = FP / (0,052 × TVD )

kde FP = formovací tlak.

Kopy

Ixtoc I ropný vrták

Kop je vstup formovací tekutiny do vrtu během vrtání. Dochází k tomu proto, že tlak vyvíjený kolonou vrtné kapaliny není dostatečně velký, aby překonal tlak vyvíjený kapalinami ve vrtané formaci. Celá podstata kontroly ropných vrtů spočívá v tom, aby nedocházelo k kopnutí, a pokud k tomu dojde, aby se nerozvinul do výbuchu . Nekontrolovaný kop obvykle vyplývá z nevyužití vhodného vybavení, špatného zacházení nebo nedostatečného tréninku posádek plošiny. Ztráta kontroly nad ropnými vrty může vést k výbuchu, který představuje jednu z nejzávažnějších hrozeb spojených s průzkumem ropných zdrojů s rizikem životů a ekologickými a ekonomickými důsledky.

Příčiny kopů

Kopnutí nastane, když tlak spodní díry (BHP) studny poklesne pod formovací tlak a formovací tekutina proudí do vrtu. Obvykle existují příčiny kopů, z nichž některé jsou:

Nedodržení plné díry během cesty

Vypnutí je úplná operace vyjmutí vrtné kolony z vrtu a jeho spuštění zpět do díry. Tato operace se obvykle provádí, když se vrták (který je nástrojem používaným k drcení nebo řezání horniny během vrtání) otupí nebo zlomí a již nebude vrtat horninu efektivně. Typická operace vrtání hlubokých ropných nebo plynových vrtů může vyžadovat až 8 nebo více vypnutí vrtací kolony, aby se vyměnil tupý rotační bit pro jednu studnu.

Vyrazení z otvoru znamená, že je z vrtu odstraněn nebo byl odstraněn celý objem oceli (vrtací kolony). Toto posunutí vrtací struny (oceli) vynechá prostor, který musí být nahrazen stejným objemem bahna . Pokud výměna neproběhne, hladina kapaliny ve vrtu poklesne, což povede ke ztrátě hydrostatického tlaku (HSP) a tlaku ve spodním otvoru (BHP). Pokud toto snížení tlaku ve spodním otvoru poklesne pod tlak formování , určitě nastane kop .

Tření při zakopnutí

Výtěry nastávají, když je tlak ve spodním otvoru snížen v důsledku účinků tažení vrtací struny nahoru do vyvrtané díry. Během vypnutí z díry, prostor vytvořený drillpipe , vrtací límec nebo potrubí (které jsou odstraněny), musí být nahrazeny něčím, obvykle bláta . Pokud je rychlost vypuštění větší než rychlost vypouštění bahna do prázdného prostoru (vytvořeného odstraněním vrtací struny), dojde k výtěru. Pokud je snížení tlaku ve spodním otvoru způsobené výtěry pod formovacím tlakem , dojde k kopnutí .

Ztráta oběhu

Ke ztracenému oběhu obvykle dochází, když hydrostatický tlak zlomí otevřenou formaci. Když k tomu dojde, dojde ke ztrátě oběhu a výška sloupce tekutiny se sníží, což vede ke snížení HSP ve vrtu . Pokud nebudou podniknuty kroky k udržení plné díry, může dojít k kopnutí. Ztráta oběhu může být způsobena:

  • nadměrné hmotnosti bláta
  • nadměrná ztráta prstencového tření
  • nadměrný nárazový tlak během výletů nebo „tryskání“ bitu
  • nadměrné uzavírací tlaky.

Nedostatečná hustota kapaliny

Pokud hustota vrtné kapaliny nebo bláta ve vrtu není dostatečná k udržení tlaku formace pod kontrolou, může dojít k kopnutí. Nedostatečná hustota vrtné kapaliny může být následkem:

  • pokus o vrtání pomocí řešení nevyvážené hmotnosti
  • nadměrné ředění bahna
  • silné deště v boxech
  • usazování barytu v boxech
  • špinění pilulek s nízkou hustotou ve studni.

Abnormální tlak

Další příčinou kopů je náhodné vrtání do abnormálně tlakových propustných zón. Zvýšený formační tlak může být větší než tlak ve spodním otvoru, což má za následek kop.

Vrtání do sousední studny

Vrtání do sousední studny je potenciálním problémem, zejména při vrtání na moři, kde je ze stejné plošiny vyvrtáno velké množství směrových studní . Pokud vrtná studna pronikne do produkčního řetězce dříve dokončené studny, formovací tekutina z dokončené studny vstoupí do vrtu vrtné studny a způsobí kop. Pokud k tomu dojde v malé hloubce, jedná se o extrémně nebezpečnou situaci a může snadno vyústit v nekontrolovaný výbuch bez malého nebo žádného varování před událostí.

Ztráta kontroly během zkoušky dříku vrtáku

Zkouška vrtnou stopkou se provádí nastavením pěchu nad formaci, která má být testována, a umožněním formaci proudit. V průběhu zkoušky je vrtný otvor nebo pouzdro pod pěchem a alespoň část vrtné trubky nebo potrubí vyplněno formovací tekutinou. Na konci zkoušky musí být tato tekutina odstraněna správnými technikami kontroly jamky, aby se jamka vrátila do bezpečného stavu. Nedodržení správných postupů k usmrcení studny může vést k výbuchu.

Nesprávné vyplnění výletů

Nesprávné naplnění při vypnutí nastane, když objem vrtné kapaliny, která udrží díru plnou na výletu (úplná operace vyjmutí vrtné kolony z vrtu a jeho spuštění zpět do díry), je menší než vypočtený nebo menší než záznam Trip Book. Tento stav je obvykle způsoben formovací tekutinou vstupující do vrtu v důsledku výtěru působícího na vrtací strunu, a pokud nebude brzy přijato, vrt přejde do stavu kopnutí.

Výstražné signály

Výboj vrtné soupravy Deepwater Horizon , 21. dubna 2010

Při kontrole ropných vrtů by měl být kop okamžitě rozpoznatelný a pokud je detekován kop, je třeba okamžitě provést řádné preventivní operace proti kopnutí, aby nedošlo k prasknutí. Existují různé signalizační značky, které signalizují výstražné posádce, že se chystá kop. Znalost těchto znaků udrží kopající ropu dobře pod kontrolou a vyhne se prasknutí:

Náhlé zvýšení rychlosti vrtání

Náhlé zvýšení rychlosti penetrace (vrtání) je obvykle způsobeno změnou typu vrtané formace. Může však také signalizovat zvýšení formovacího tlaku pórů, což může naznačovat možný kop.

Zvýšení průtoku mezikruží

Pokud je rychlost, při které běží čerpadla, konstantní, měl by být průtok z prstence konstantní. Pokud se průtok mezikruží zvýší bez odpovídající změny čerpací rychlosti, je dodatečný průtok způsoben formovací tekutinou (tekutinami) přiváděnou do vrtu nebo expanzí plynu. To bude znamenat blížící se kop.

Zisk v objemu jámy

Pokud dojde k nevysvětlitelnému zvýšení objemu povrchového bahna v jámě (velká nádrž, která drží vrtnou kapalinu na plošině), mohlo by to znamenat hrozící kop. Je to proto, že když se formovací tekutina přivádí do vrtu, způsobuje to, že z prstence proudí více vrtné kapaliny, než je čerpáno dolů z vrtné struny , čímž se zvyšuje objem kapaliny v jímce (jamkách).

Změna rychlosti / tlaku čerpadla

Ke snížení tlaku čerpadla nebo zvýšení rychlosti čerpadla může dojít v důsledku snížení hydrostatického tlaku mezikruží při vstupu formovacích kapalin do vrtu. Když tekutina pro tvorbu lehčího proudu proudí do vrtu, hydrostatický tlak vyvíjený prstencovým sloupcem tekutiny klesá a vrtná kapalina ve vrtací trubce má sklon k U-trubce do mezikruží. Pokud k tomu dojde, tlak čerpadla poklesne a rychlost čerpadla se zvýší. Nižší tlak čerpadla a zvýšení příznaků otáček čerpadla může také svědčit o díře ve vrtací koloně, která se běžně označuje jako vymývání. Dokud nebude možné potvrdit, zda došlo k vymytí nebo kopu do studny, měl by se kopnout.

Kategorie kontroly ropných vrtů

V zásadě existují tři typy kontroly ropných vrtů: primární kontrola ropných vrtů, sekundární kontrola ropných vrtů a kontrola terciárních ropných vrtů. Tyto typy jsou vysvětleny níže.

Kontrola primárního ropného vrtu

Řízení primárního ropného vrtu je proces, který udržuje hydrostatický tlak ve vrtu větší než je tlak kapalin ve vrtané formaci, ale menší než tlak na lom formace. Využívá hmotnost bláta k zajištění dostatečného tlaku, aby se zabránilo přílivu formovací tekutiny do vrtu. Pokud je hydrostatický tlak nižší než formační tlak, potom se do vrtu dostanou formovací kapaliny. Pokud hydrostatický tlak tekutiny ve vrtu přesáhne zlomový tlak formace, mohla by se tekutina ve studni ztratit do formace. V extrémním případě ztráty cirkulace může formační tlak překročit hydrostatický tlak, což umožňuje vstup formovacích tekutin do studny.

Kontrola sekundárního ropného vrtu

Kontrola sekundárního ropného vrtu se provádí poté, co selhala kontrola primárního ropného vrtu, aby se zabránilo vstupu formovacích kapalin do vrtu. Tento proces používá „ BOP preventer“ , BOP, aby zabránil úniku kapalin z vrtu ze studny. Vzhledem k tomu, že berany a sytič BOP zůstávají zavřené, provede se test zvyšování tlaku a vypočítá se hmotnost zabijákového bahna a čerpá se do studny, aby se zabil kop a cirkulovalo se.

Terciární (nebo střižné) řízení ropné vrty

Řízení terciárního ropného vrtu popisuje třetí linii obrany, kde formaci nelze ovládat kontrolou primárního nebo sekundárního vrtu (hydrostatické a zařízení). K tomu dochází v situacích výbuchu v podzemí. Následují příklady kontroly terciárního vrtu:

  • Vyvrtejte reliéfní studnu, abyste zasáhli sousední studnu, která teče, a zabijte studnu těžkým bahnem
  • Rychlé čerpání těžkého bahna k ovládání vrtu s ekvivalentní hustotou oběhu
  • Čerpejte baryt nebo těžká činidla k připojení vrtu, aby přestal proudit
  • Pumpa cementu k ucpání vrtu

Postupy uzavření

Použití uzavíracích procedur je jedním z opatření na kontrolu ropných vrtů k omezení kopů a zabránění výskytu výbuchu . Postupy uzavření jsou specifické postupy pro uzavření studny v případě kopu. Pokud je pozorována jakákoli pozitivní indikace kopu, jako je náhlé zvýšení průtoku nebo zvýšení hladiny v jámě, měla by být studna okamžitě uzavřena. Pokud nedojde k rychlému uzavření dobře, pravděpodobně dojde k výbuchu.

Postupy uzavírání jsou obvykle vyvíjeny a praktikovány pro každou činnost soupravy, jako je vrtání, zakopávání, těžba dřeva, běh trubek, provádění zkoušky vrtného dříku atd. Primárním účelem konkrétního postupu uzavření je minimalizovat objem kopu vstupující do vrtu, když dojde k kopu, bez ohledu na to, k jaké fázi aktivity soupravy dochází. Procedura uzavření je však procedurou specifickou pro společnost a politika společnosti bude určovat, jak by měla být studna uzavřena.

Obvykle se jedná o dva typy procedur Shut-in, které jsou soft-in nebo hard-in. Z těchto dvou metod je nejrychlejší metodou uzavření studny tvrdé uzavření; proto bude minimalizovat objem povoleného kopu do vrtu.

Postupy zabíjení

Zdroj: Procedura zabití studny je metoda kontroly ropných vrtů. Jakmile se dobře bylo zavřené-in na kopu , vlastní zabití postupy musí být provedeno okamžitě. Obecnou myšlenkou postupu zabití vrtu je cirkulovat jakoukoli formovací tekutinu, která se již nachází ve vrtu během kopu, a poté cirkulovat uspokojivou hmotnost zabijákového bahna zvaného Kill Weight Mud (KWM) do jamky, aniž by do otvoru vpustila další tekutinu. Pokud je to možné, je možné po úplném oběhu zabijákového bahna kolem studny studnu otevřít a restartovat normální provoz. Obecně cirkuluje směs zabijáckého bahna (KWM), která poskytuje pouze hydrostatickou rovnováhu pro formovací tlak. To umožňuje udržovat přibližně konstantní tlak ve spodním otvoru, který je o něco větší než tlak při formování, protože cirkulace zabíjení probíhá kvůli další malé ztrátě tlaku v cirkulujícím tlaku. Po cirkulaci se jamka znovu otevře.

Níže jsou uvedeny hlavní postupy usmrcování studny používané při kontrole ropných vrtů:

  • Počkejte a váha
  • Drillerova metoda
  • Oběh a hmotnost
  • Souběžná metoda
  • Reverzní oběh
  • Procedura Dynamic Kill
  • Bullheading
  • Objemová metoda
  • Promažte a odvzdušněte

Incidenty při kontrole ropných vrtů - základní příčiny

1904 požár ropného vrtu v Bibi-Eibat (poblíž Baku v Ázerbájdžánu ).

Potenciální problémy s kontrolou ropných vrtů budou vždy existovat, pokud budou vrtné operace probíhat kdekoli na světě. Většina z těchto problémů s kontrolou jamek je výsledkem některých chyb a lze je odstranit, i když některým je skutečně nevyhnutelné. Jelikož víme, že důsledky neúspěšné kontroly vrtů jsou závažné, je třeba vyvinout úsilí, aby se zabránilo některým lidským chybám, které jsou základními příčinami těchto incidentů. Mezi tyto příčiny patří:

  • Nedostatek znalostí a dovedností personálu plošiny
  • Nesprávné pracovní postupy
  • Nedostatečné pochopení školení o kontrole ropných vrtů
  • Nedostatečné uplatňování zásad, postupů a standardů
  • Nedostatečné řízení rizik

Organizace pro budování kultury dobré kontroly

Efektivní kultura kontroly ropných vrtů může být ve společnosti zavedena vyžadováním školení kontroly všech pracovníků vrtné soupravy, hodnocením kompetencí kontroly vrtů na místě vrtné soupravy a podporou kvalifikovaného personálu při provádění postupů bezpečné kontroly vrtů během procesu vrtání. Taková kultura také vyžaduje, aby se pracovníci podílející se na kontrole ropných vrtů zavázali dodržovat správné postupy ve správný čas. Jasně sdělené zásady a postupy, důvěryhodné školení, zajištění kompetencí a podpora managementu mohou minimalizovat a zmírnit případy kontroly pod kontrolou. Efektivní kultura kontroly vrtů je postavena na technicky kompetentním personálu, který je také vyškolen a kvalifikován v řízení zdrojů posádky (disciplína v rámci lidských faktorů), která zahrnuje povědomí o situaci, rozhodování (řešení problémů), komunikaci, týmovou práci a vedení. Výcvikové programy jsou vyvíjeny a akreditovány organizacemi, jako je International Association of Drilling Contractors (IADC) a International Well Control Forum (IWCF).

IADC , se sídlem v Houstonu, TX, je nezisková průmyslová asociace, která akredituje školení v oblasti kontroly dobře prostřednictvím programu s názvem WellSharp, který je zaměřen na poskytování nezbytných znalostí a praktických dovedností důležitých pro úspěšné ovládání dobře. Toto školení zahrnuje činnosti v oblasti vrtání a údržby vrtů i úrovně kurzů použitelné pro všechny, kdo se podílejí na podpoře nebo provádění vrtných operací - od personálu podpory kanceláře až po ruce a vrtáky až po nejzkušenější kontrolní pracovníky. Školení, jako jsou ty, které jsou součástí programu WellSharp, a kurzy nabízené IWCF přispívají ke kompetentnosti personálu, ale skutečnou kompetenci lze hodnotit pouze na pracovišti během provozu. IADC proto také akredituje programy zajišťování způsobilosti odvětví, aby pomohla zajistit kvalitu a konzistenci procesu zajišťování způsobilosti pro vrtné práce. IADC má regionální kanceláře po celém světě a akredituje společnosti po celém světě. IWCF je nevládní organizace se sídlem v Evropě, jejímž hlavním cílem je vyvinout a spravovat certifikační programy pro kontrolu zaměstnanců pro zaměstnance při těžbě ropných vrtů a pro pracovní a intervenční operace.

Viz také

Reference