Рельефные скважины в нефтегазовой отрасли

Термин «резервный колодец» может напомнить образы пожарных, борющихся со свирепым пламенем. Но в мире управления ресурсами и защиты окружающей среды аварийные скважины играют решающую роль в сдерживании другого типа выбросов – неконтролируемых потоков нефти, газа или воды. В этой статье подробно рассматриваются назначение, эксплуатация и преимущества разгрузочных скважин как в нефтегазовой отрасли, так и в нефтегазовой отрасли.

Что такое рельефный колодец?

Разгрузочная скважина — это высокотехнологичное вмешательство, используемое в нефтегазовой отрасли для восстановления контроля над скважиной, в которой произошел выброс , то есть неконтролируемый выброс нефти или газа. Когда происходит выброс, он представляет значительный риск для персонала, оборудования и окружающей среды. Разгрузочные скважины предназначены для перехвата проблемного ствола скважины на определенной глубине, обычно ниже пласта, вызвавшего выброс. Эта точка перехвата стратегически выбирается на основе различных факторов, таких как геологическое образование, глубина скважины и характеристики выброса.

Как только бурение достигает желаемой глубины, в разгрузочную скважину закачивается тяжелый буровой раствор или цемент. Буровой раствор или цемент оказывают давление на выброс, эффективно противодействуя силе выходящей нефти или газа и перекрывая путь потока. Эксплуатация разгрузочных скважин требует точного планирования, квалифицированного персонала и современного бурового оборудования. Они считаются последним средством в сценариях выбросов, но имеют решающее значение для сдерживания и, в конечном итоге, прекращения неконтролируемого выброса углеводородов, тем самым сводя к минимуму ущерб окружающей среде и обеспечивая безопасность персонала и имущества.

Когда помощь необходима?

Разгрузочная скважина  представляет собой последнее средство, важнейший инструмент, применяемый, когда другие попытки контролировать выбросы из скважины на поверхности оказались неэффективными. Вот более глубокое погружение в конкретные сценарии, которые могут вызвать необходимость в разгрузочной скважине:

1. Несоблюдение мер поверхностного контроля

Первой линией защиты от выброса являются надежные наземные механизмы контроля, такие как противовыбросовые превенторы (ПВП). Эти специализированные системы оборудования предназначены для автоматического закрытия скважины и сдерживания давления в случае возникновения чрезвычайных ситуаций. Однако даже самые совершенные ПБО могут выйти из строя по разным причинам:

• Механическая неисправность:  компоненты противовыбросового превентора могут работать со сбоями из-за износа, неправильного обслуживания или повреждения, полученного во время самого выброса.
• Непреодолимое давление: в некоторых случаях чистая сила выходящей нефти или газа может пересилить противовыбросовые превенторы, делая их неэффективными. Это может произойти в сценариях с исключительно высоким пластовым давлением или проблемами целостности ствола скважины.
• Человеческая ошибка.  Человеческая ошибка во время работы противовыбросового оборудования встречается редко, но также может привести к потере управления.

Если противовыбросовые превенторы не могут сдержать выброс и неконтролируемый поток сохраняется, следующим важным шагом становится установка разгрузочной скважины.

2. Серьезность выброса

Не все выбросы одинаковы. Интенсивность неконтролируемого потока играет важную роль в определении необходимости создания разгрузочной скважины. Вот некоторые факторы, которые способствуют тяжести:

• Объем потока:  Огромный объем нефти или газа, выходящий из скважины, существенно влияет на риски для окружающей среды и безопасности. Более крупные неконтролируемые потоки представляют собой большую угрозу и требуют более быстрого реагирования, возможно, включая развертывание аварийной скважины.
• Тип углеводорода.  Конкретный тип углеводорода, выходящего из скважины, также влияет на процесс принятия решений. Более легкие газообразные углеводороды могут рассеиваться быстрее, чем более тяжелая сырая нефть, что потенциально снижает непосредственное воздействие на окружающую среду. Однако природный газ несет в себе риск взрыва, поэтому контроль имеет решающее значение.
• Экологическая чувствительность: место выброса играет решающую роль. Если неконтролируемый поток угрожает экологически чувствительным районам, таким как водно-болотные угодья или морские экосистемы, для минимизации экологического ущерба становятся необходимыми более агрессивные меры реагирования, включая установку разгрузочной скважины.

3. Геологические проблемы

Геологические условия вокруг скважины также могут повлиять на решение о развертывании разгрузочной скважины. Вот как геология может вступить в игру:

• Трещинистые формации.  Сильно трещиноватые горные породы могут затруднить контроль над поверхностью. Трещины могут обеспечить пути выхода нефти или газа в обход ствола скважины и усложнить сдерживание потока на поверхности. Разгрузочная скважина, непосредственно пересекающая путь потока внутри пласта, может предложить более эффективное решение.
• Изменения подземного давления.  В некоторых случаях давление внутри пласта может значительно различаться в разных зонах. Это может затруднить прогнозирование точного местоположения неконтролируемого пути потока. Разгрузочная скважина может обеспечить более прямой и надежный способ добраться до источника проблемы.

4. Временные соображения

В аварийной ситуации время имеет решающее значение. Чем дольше сохраняется неконтролируемый поток, тем выше становятся риски для окружающей среды и безопасности. Хотя установка разгрузочной скважины является сложной задачей, она может предложить более постоянное и эффективное решение по сравнению с некоторыми методами контроля поверхности, которые требуют постоянного обслуживания и не могут быть долгосрочным решением.

Тщательно оценивая эти факторы, специалисты по управлению скважинами определяют, является ли разгрузочная скважина лучшим способом действий для восстановления контроля над выбросом и снижения связанных с ним рисков. В решении учитывается серьезность ситуации, эффективность методов контроля на поверхности и геологические сложности.

Как хорошо работает помощь?

Если из скважины вырывается гейзер нефти или газа, извергающий в воздух мощный коктейль из углеводородов и загрязняющих веществ и потенциально вызывающий свирепый ад. Именно здесь в дело вступают спасательные скважины, организуя тщательно спланированное и технически сложное вмешательство для восстановления контроля. Давайте углубимся в сложные этапы работы рельефной скважины:

1. Планирование и проектирование

Путешествие начинается еще до того, как буровое долото коснется земли. Собирается специальная команда инженеров, тщательно анализирующая ситуацию. Они собирают важные данные, в том числе:

• Геология района:  понимание горных пород, окружающих ствол скважины, имеет первостепенное значение. Такие факторы, как прочность горных пород, наличие разломов и потенциальные изменения давления, влияют на стратегию бурения.
• Местоположение выброса:  определение точного местоположения неконтролируемого потока в основном стволе скважины имеет решающее значение для направления разгрузочной скважины к наиболее эффективной точке перехвата.
• Динамика давления.  Измерение давления внутри скважины важно для определения веса и состава бурового раствора, необходимого для преодоления вытекающей нефти или газа.

Используя эти данные, инженеры тщательно прорисовывают ход рельефа. Для этого используется сложное программное обеспечение, которое помогает им проектировать точную трехмерную траекторию бурения. Цель состоит в том, чтобы пересечь основной ствол скважины на заданной глубине и под заданным углом, гарантируя, что разгрузочная скважина войдет в путь потока, не нарушая при этом свою целостность.

2. Наклонно-направленное бурение

В отличие от традиционной скважины, пробуренной прямо вниз, разгрузочная скважина предполагает наклонно- направленное бурение . Этот специализированный метод позволяет инженерам манипулировать траекторией бурения под углом. Буровая установка, используемая для этой операции, оснащена несколькими ключевыми компонентами:

• Забойный двигатель: этот мощный двигатель заменяет традиционный поворотный стол на поверхности, обеспечивая необходимый крутящий момент для продвижения бурового долота сквозь породу под углом.
• Забойные двигатели. Эти забойные двигатели внутри бурильной колонны также можно использовать для управления направлением, особенно в стволах скважин со сложной геометрией.
• Измерение во время бурения (MWD). Эта передовая технология предоставляет данные в реальном времени о местоположении и ориентации бурового долота в стволе скважины. Эта информация имеет решающее значение для постоянной корректировки траектории бурения и обеспечения удержания долота на курсе.

Благодаря скоординированным усилиям инженеров, отслеживающих данные MWD, и бригады, управляющей буровой установкой, буровое долото прокладывает путь сквозь горные породы, тщательно направляясь к назначенной точке пересечения с основным стволом скважины.

3. Пересечение и перехват

Как только рельефная скважина успешно пересекает основной ствол, наступает время взять под контроль неконтролируемый поток. Здесь в игру вступает специально разработанный тяжелый буровой раствор. Эта густая грязь является важнейшим инструментом для достижения двух основных целей:

• Контроль давления:  вес бурового раствора действует как барьер, оказывая огромное гидростатическое давление, которое помогает преодолеть давление выходящей нефти или газа. Это эффективно закупоривает канал потока внутри основной скважины, останавливая неконтролируемое извержение.
• Герметизация ствола скважины.  Раствор также действует как герметик, заполняя любые зазоры и трещины в стволе скважины, которые могут позволить нефти или газу пройти в обход точки перехвата. Это дополнительно усиливает контроль давления и предотвращает любые утечки через основной ствол скважины.

Перекачивание тяжелого бурового раствора представляет собой непрерывный процесс, обеспечивающий постоянный барьер давления для выходящих углеводородов.

4. Убить колодец

Если поток перехвачен и давление находится под контролем, скважину можно «убить» навсегда. Этот решающий шаг включает в себя закачку цемента в разгрузочную скважину. Цемент — гораздо более тяжелое и долговечное решение по сравнению с буровым раствором. После закачки из разгрузочной скважины и затвердевания цемент образует прочный барьер, который надолго герметизирует соединение между двумя скважинами. Это эффективно останавливает неконтролируемый поток нефти или газа в источнике внутри основного ствола скважины .

5. Контроль и восстановление скважин.

После успешного закрытия скважины фокус смещается на восстановление контроля над основной скважиной . В зависимости от степени повреждения могут потребоваться дополнительные процедуры, такие как:

• Удаление мусора:  выброс мог привести к скоплению мусора в стволе скважины. Этот мусор необходимо удалить, чтобы восстановить целостность скважины.
• Оценка целостности ствола скважины :  проводится комплексная оценка основного ствола скважины для оценки любого ущерба, причиненного выбросом, и определения необходимости ремонта.

Заключение

Вспомогательные колодцы являются свидетельством человеческой изобретательности, когда она сталкивается с непредвиденными проблемами. Хотя их развертывание означает критическую ситуацию, их успех в восстановлении контроля над выбросом помогает защитить окружающую среду, обеспечить безопасность и потенциально восстановить ценные ресурсы.