Novinky z oboru

Jaká je role vrtné kapaliny v procesu vrtání

2022-04-15

Jako výzkumník vrtání musíte porozumět všem aspektům vrtání a provádět hloubkový průzkum jeho větví. Dnes se dozvíme, jakou roli hraje vrtná kapalina v procesu vrtání.

Jaká je role vrtné kapaliny v procesu vrtání

1. Základní představení vrtné kapaliny

Vrtací kapalina je často označována jako "bahno". Pokud se vrtné inženýrství přirovnává k lidskému tělu, pak je vrtná kapalina jeho krví. Je to obecný termín pro cirkulující kapalinu, která prochází celým procesem těžby ropy a zemního plynu a používá se k uspokojení potřeb různých aspektů vrtného inženýrství. Vrtná kapalina je jediná součást, která zůstává v kontaktu s vrtem během celého procesu vrtání. Jeho hlavní funkcí je navrhnout vzorec vrtné kapaliny tak, aby vrtný projekt mohl být úspěšně dokončen ve vrtu, aby se dosáhlo očekávané tvorby ropy. Pokroky v technologii vrtných výplachů umožnily používat nákladově efektivní, adaptabilní systémy v každé části procesu výstavby vrtu.

Systém vrtné kapaliny se skládá z velkých objemů kapaliny čerpané z povrchových jam speciálně navrženými kalovými čerpadly, ven z vrtné korunky přes vrtnou kolonu, zvednuté do prstence vrtu a vracené na povrch pro nezbytné odstranění pevných látek a udržovací ošetření. Schopnost povrchového systému je obvykle určena velikostí vrtné plošiny a výběr plošiny je dán konstrukcí studny. Například hlubinná studna může mít několik tisíc barelů aktivní vrtné kapaliny. Velká část z toho musí být vyplněna dlouhými vrtnými stoupačkami, které spojují podlahu plošiny s mořským dnem. Naproti tomu mělké studny na souši mohou k dosažení svých cílů vyžadovat pouze několik set barelů vody.

Správně navržený a udržovaný vrtný výplach má při stavbě studny několik základních funkcí:

· Čištění vrtu transportem odřezků na povrch, kde lze odřezky mechanicky odstranit z kapaliny předtím, než je vrtná kapalina recirkulována dolů.

· Vyvažte nebo překonejte formační tlak ve vrtu, abyste minimalizovali rizika kontroly vrtu.

· Podepřete a stabilizujte stěnu vrtu, dokud nebude možné zajistit a zatmelit plášť nebo nainstalovat zařízení pro dokončení otevřených děr.

· Zabraňte nebo minimalizujte poškození produkčních vrstev.

· Ochlaďte a namažte vrtací kolonu a korunku.

· Přenáší hydraulický výkon na vrtačku.

· Informace o produkční zóně lze získat pomocí analýzy řízků, dat LWD a protokolování kabelového vedení.

Náklady na vrtné kapaliny dosahují v průměru 10 % celkových stávajících nákladů na vrtání. Vlastnosti vrtné kapaliny však mohou ovlivnit náklady na vrtání několika způsoby. Správně formulovaný a dobře udržovaný vrtný systém může přispět ke kontrole nákladů během vrtání, zvýšit rychlost penetrace (ROP), chránit nádrž před zbytečným poškozením, minimalizovat potenciální ztrátu oběhu a stabilizovat vrt ve statických intervalech, což pomáhá provozovatelé zůstávají v souladu s ekologickými a bezpečnostními předpisy. Mnoho systémů vrtných kapalin lze znovu použít od studny k studni, čímž se sníží objemy odpadní tekutiny a náklady na výstavbu nového bahna. Systém vrtné kapaliny by měl v maximální možné míře pomáhat udržovat produkční potenciál uhlovodíkové zóny. Minimalizace průniku tekutin a pevných látek do oblasti zájmu je klíčem k dosažení požadovaného výnosu. Vrtné kapaliny by také měly splňovat stanovené požadavky na zdraví, bezpečnost a životní prostředí (HSE), aby bylo zajištěno, že personál nebude ohrožen a ekologicky citlivé oblasti budou chráněny před kontaminací. Společnosti zabývající se vrtnými kapalinami úzce spolupracují s ropnými a plynárenskými společnostmi, aby dosáhly těchto společných cílů.

Testování vrtných kapalin

2. Základní funkce vrtné kapaliny

· Transportujte řízky na povrch.

Doprava odřezků na povrch je nejzákladnější funkcí vrtných kapalin. Aby se toho dosáhlo, měla by mít kapalina dostatečné suspendační vlastnosti, aby se zajistilo, že odřezky a pevné fáze pro účely vážení (např. materiál na vážení barytu) se během statického intervalu neusazují. Vrtné kapaliny by měly mít dobré chemické vlastnosti, které pomohou zabránit nebo snížit rozptyl pevných částic odřezků, aby mohly být tyto pevné látky z povrchu účinně odstraněny. V opačném případě se tyto pevné částice rozloží na ultrajemné částice, což způsobí poškození produkčního útvaru a ovlivní efektivitu vrtání.

· Předcházejte problémům s ovládáním studny.

Za normálních podmínek vrtání bude sloupec vrtné kapaliny vyvíjet hydrostatický tlak na vrt, který by měl vyrovnat nebo překročit formační tlak, aby se zabránilo proudění plynu nebo jiných formačních tekutin do vrtu. Se zvyšujícím se formovacím tlakem roste i hustota vrtného výplachu, aby byla zachována rezerva bezpečnosti proti výbuchům. Pokud je však hustota tekutiny příliš vysoká, dojde k poškození útvaru. Jakmile dojde k prasknutí útvaru, velké množství vrtné kapaliny se ztratí podél pukliny do spodní vrstvy, což má za následek pokles hydrostatického tlaku. Toto snížení tlaku může také způsobit tekutinu ve formaci. proudit do vrtu. Proto je udržování správné hustoty kapaliny za podmínek tlaku vrtu zásadní pro bezpečnost a stabilitu vrtu.

· Udržujte stabilitu vrtu.

Udržování optimální hustoty vrtné kapaliny nejen pomáhá kontrolovat formační tlak, ale také pomáhá předcházet kolapsu vrtu a nestabilitě břidlice. V ideálním případě má vrt relativně pravidelný tvar a bez překážek, takže vrtná kolona se může volně pohybovat dovnitř a ven z vrtu (zakopnutí). Po vrtání do plánované hloubky, kdy je pažnice vyvrtána na dno a vrt je zacementován, by měl být vrt za statických podmínek stabilní a program vrtné kapaliny by v tuto chvíli měl být schopen zajistit rovnováhu tlaku ve vrtu a jeho chemické složení. vlastnosti jsou stabilní za statických podmínek vrtu.

· Snižte poškození formace.

Vrtací operace vystavují produkční útvar vrtací kapaliny a pevné látky a chemikálie obsažené ve vrtných výplachech. Vnikání kapalného filtrátu a/nebo jemných pevných látek do formace je nevyhnutelné. Testováním vzorků jádra z příslušné formace a výběrem a navržením systému vrtné kapaliny lze minimalizovat poškození formace. Díky použití přesného modelovacího softwaru pro výpočet vlastností nádrží ve spádu a spárování částic se doporučuje výběr speciálních „vrtných“ kapalin, aby se snížilo poškození formace.

· Vrtací kolonu ochlaďte a namažte.

Během skutečných vrtacích operací se vrták a vrtací kolona otáčí relativně vysokou rychlostí za minutu (ot./min.) po celou dobu nebo po část času. Vrtná kapalina cirkuluje vrtnou kolonou a nahoru po mezikruží vrtu, což pomáhá snižovat tření mezi vrtnou kolonou a stěnou nebo pláštěm vrtu a ochlazovat vrtnou kolonu. Vrtné kapaliny také poskytují určitý stupeň mazivosti, aby pomohly průchodu sestavy vrtných trubek a spodních otvorů (BHA) přes nánosy, které mohou vést k ucpání trubek. Vrtné kapaliny na bázi ropy (OBF) a kapaliny na syntetické bázi (SBF) jsou vysoce mazací, a proto jsou často těmi typy kapalin, které se volí pro vrty s velkou odchylkou směru. Některé polymerní systémy na vodní bázi také poskytují mazivost blížící se olejovým a syntetickým systémům.

· Poskytněte informace o studni.

Protože vrtná kapalina udržuje stálý kontakt s vrtem, může vrtná kapalina odhalit velké množství informací o vrtaném útvaru a jako přenosové médium lze velké množství informací shromáždit pomocí nástrojů na vrtáku. kolonou a těžebními operacemi prováděnými při výstupu vrtné kolony z vrtu. hlubinná data. Schopnost vrtné kapaliny zadržovat odřezky v mezikruží přímo ovlivňuje kvalitu analýzy odřezků. Tyto úlomky jsou primárními indikátory fyzikálního a chemického stavu vrtné kapaliny. Optimalizovaný systém vrtné kapaliny pomáhá vytvářet stabilní, dobře definované vrty a může zlepšit kvalitu dat přenášených z nástrojů pro průzkum hlubinných vrtů a protokolování, stejně jako z nástrojů pro kabelové vedení.

· Minimalizujte rizika pro personál, životní prostředí a vrtací zařízení.

Vrtací kapaliny vyžadují rutinní testování a nepřetržité sledování speciálně vyškoleným personálem. Bezpečnostní rizika spojená s manipulací s jakýmkoli typem kapaliny jsou jasně uvedena v dokumentaci kapaliny. Vrtné kapaliny jsou také pečlivě kontrolovány globálními regulačními orgány, aby bylo zajištěno, že používané formulace jsou v souladu s předpisy stanovenými na ochranu životního prostředí a lidských společenství. Na vrtných plošinách je zařízení používané k čerpání nebo zpracování kapalin často kontrolováno, zda nevykazuje známky opotřebení otěrem nebo chemickým napadením. Zařízení BOP je pravidelně testováno, aby bylo zajištěno, že nebude ohrožena jeho bezpečnost.

Jaká je role vrtné kapaliny v procesu vrtání

V horní části studny se obvykle používají kapaliny na bázi vody s nízkou hustotou (WBF). V závislosti na typu formace, teplotě vrtu, plánu směrového vrtání a dalších faktorech mohou operátoři během procesu vrtání přejít na OBF nebo SBF v předem určených hloubkách. Vysoce výkonné WBF mohou také čelit různým problémům při vrtání.

V závislosti na umístění vrtu mohou být systémy vrtných kapalin vystaveny proudění solanky, přítoku oxidu uhličitého a sirovodíku, usazeninám pevných látek, přítoku ropy nebo plynu nebo extrémním teplotám. Kontakt s cementovou kaší používanou k cementování může také způsobit kontaminaci během přemísťování z jednoho systému vrtné kapaliny do druhého.

Specialista na vrtné kapaliny, který připravuje plán vrtných kapalin, by měl rozumět provozním a environmentálním problémům, kterým každý vrt čelí. Odborníci (často podporovaní technickými odborníky a výzkumníky) úzce spolupracují s operátory, aby naplánovali rozsah podmínek, se kterými se mohou setkat, a vytvořili programy vrtných kapalin, které jsou bezpečné i ekonomické. Fáze plánování obvykle zahrnuje identifikaci konkrétních výkonnostních cílů a způsobů měření úspěchu.

Během procesu vrtání je posádka vrtné kapaliny odpovědná za přesné zaznamenávání výsledků testů, objemů vrtné kapaliny, vrtných událostí, inventáře produktů a činností souvisejících s dodržováním předpisů v oblasti životního prostředí. Standardní zprávy o vrtných kapalinách odrážejí typ informací, které pracovníci vrtných kapalin (často označovaní jako "tekutinoví inženýři") denně poskytují na místě vrtání. Tyto zprávy jsou obvykle generovány počítačem a uloženy v databázi, stejně jako analýza po vrtání prováděná po dokončení vrtání ropného a plynového vrtu za účelem vyvození závěrů a mohou také sloužit jako reference pro budoucí vrty ve stejném bloku.