まあ殺す
Oil well operation

ウェルキルとは、必要な密度の特殊流体を坑井孔内に注入することで、地表の圧力制御装置を必要とせずに貯留層流体の流出を防ぐ坑井制御作業です。この流体の密度は、地層流体の 圧力を抑制することを目的としています。

ウェルキルの原理は、流体柱の重量の影響、ひいては坑井底にかかる圧力に基づいています。ウェルキルは、ワークオーバーなどの高度な介入が必要な場合や、緊急時の対応として計画される場合があります。ウェルキルが必要となる状況に応じて、採用される方法が決まります。ウェルキルを解消するには、キル流体を坑井から除去する必要があります。

説明

坑井キル操作では、必要な密度の特殊流体の柱を坑井孔内に注入します。この坑井制御技術は、地表に圧力制御装置を設置することなく、貯留層流体の流出を防止するために行われます。キル流体またはキル泥の静水頭が地層流体の 圧力を抑制するのに十分であるという原理に基づいています。

油井の死滅は必ずしも意図的なものではありません。地表からのメタノールなどの化学物質の注入や、貯留層から生産された液体による意図しない流体の蓄積が、油井、特にガス井を死滅させるのに十分な場合があります。ガス井は死滅しやすいことで知られています。[1]

原則

ウェルキルの原理は、流体柱の重量の影響と、それによって坑井の底にかかる圧力を中心に展開されます。

P = h g ρ {\displaystyle P=hg\rho }

ここで、Pは柱内の特定の深さhにおける圧力、gは重力加速度、ρは流体の密度です。石油業界では、質量密度と重力加速度の積である重量密度を使用するのが一般的です。これにより、式は次のように簡略化されます。

P = h γ {\displaystyle P=h\gamma }

ここで、γは重量密度です。重量密度は、流体柱の深さの増加によってどれだけの圧力が追加されるかを直接決定するため、圧力勾配とも呼ばれます。

坑井キル操作の目的は、キル流体の底部の圧力を貯留層流体の圧力と等しく（またはわずかに高く）することです。

例

坑井底部の貯留層流体の圧力は38 MPaです。キル流体の重量密度は16 kN m −3です。坑井をキルするために必要な静水頭の高さはどれくらいでしょうか？

次の式から:

h = P γ {\displaystyle h={\frac {P}{\gamma }}}
h = 38 M P a 16 k N m − 3 {\displaystyle h={\frac {38\,MPa}{16\,kNm^{-3}}}}
h = 2375 m {\displaystyle h=2375\,m}

したがって、この流体の柱状体の長さは2375m必要です。これは柱状体の真の垂直深度を指し、測定された深度ではありません。測定された深度は、垂直からの偏差により、常に真の垂直深度よりも深くなります。

石油産業における数学

石油業界では、純粋なSI単位系が採用されることは非常に稀です。重量密度は通常、比重または1ガロンあたりの重量ポンド数で表されます。単純な変換係数（比重の場合は0.433、ppgの場合は0.052）を用いて、これらの値を1フィートあたりの圧力勾配（psi ）に変換します。これにフィート単位の深さを掛けると、カラム底部の圧力が得られます。

井戸掘削の深さをメートル単位で行う場合、計算はより複雑になります。米国/英国では、坑井安全認証は通常、油田単位（長さはフィート、直径はインチ、揚水量は油田バレル、圧力はpsi ）で行われるため、計画された計算を現地の規制や業界のベストプラクティスに準拠させるために、複雑な回避策がしばしば実施されます。

方法

坑井キルは、ワークオーバーなどの高度な介入の場合、または緊急時の対応として計画されることがあります。坑井キルが必要となる状況に応じて、採用される方法が決定されます。

全ての坑井キルにおいては、坑井孔（またはケーシング／ライナーパイプ）の最も弱い箇所における地層強度、すなわち「フラクチャー圧力」を超えないよう細心の注意を払わなければなりません。さもないと、坑井孔から地層へ流体が失われてしまいます。この損失量は不明であるため、特に坑井孔の様々な部分で大きな体積変化を伴うガスが関与している場合は、キルがどのように進行しているかを把握することが非常に困難になります。坑井キルとこのような「逸失循環」状態が重なると、深刻な問題となります。[2]

もちろん、循環不全の状況は井戸を詰まらせる状況にもつながる可能性があります。

逆循環

これは、計画的な坑井キルを行う最も効率的な方法であることが多い。坑井の「A」環状部からキル液をポンプで送り込み、生産パッカーのすぐ上にある生産チューブと坑井の「A」環状部との連絡点を通り、チューブを上方に引き上げることで、坑井内の軽い流体を排除し、生産ラインへと流す。

従来、連絡ポイントはスライディングスリーブ、またはスライディングサイドドアと呼ばれる装置で、生産チューブに組み込まれた油圧駆動式の装置でした。通常運転時はチューブとアニュラスを密閉するために閉じられた状態になりますが、このような状況では、2つの領域間の流体の自由な流れを確保するために開きます。これらの部品は漏れやすいため、現在では使用されなくなりました。代わりに、現在では循環キルのためにチューブに穴を開ける方が一般的です。これはチューブに恒久的な損傷を与えますが、計画的な坑井キルのほとんどが作業オーバーのためであるため、いずれにせよチューブは交換のために引き抜かれるため、これは問題ではありません。

ブルヘッディング

これは、緊急時の坑井キルにおいて最も一般的な方法です。循環のための準備時間がなく、突発的に坑井を急遽キルする必要がある場合には、より簡便なブルヘッディング法が用いられます。これは、キル流体を坑井孔に直接注入し、坑井孔内の流体を貯留層に押し戻すという単純な方法です。これは、坑井キルの主目的である坑井孔内に十分な静水頭を確保するという目的を達成する上で効果的です。しかし、チューブやケーシングの破裂圧力能力によって限界が生じる可能性があり、不要な物質を貯留層に押し込むことで貯留層を損傷するリスクがあります。主な利点は、事前の計画をほとんど必要とせずに実行できることです。

多くのシステムに備えられている緊急停止機能とは異なり、ブルヘッディングは確実な坑井停止手段としては考慮されておらず、また意図もされていません。特に注意すべき点は、坑井への容易なアクセスが依然として必要であり、ディープウォーター・ホライズン原油流出事故のような噴出・火災発生時にはアクセスできない可能性があることです。

前方循環

これは逆循環に似ていますが、キル流体が生産配管に送り込まれ、アニュラスを通って循環される点が異なります。効果的ではありますが、坑井流体をアニュラスではなく生産配管に排出することが望ましいため、逆循環ほど望ましい方法ではありません。

潤滑とブリーディング

これは最も時間のかかる坑井キル方法です。少量のキルマッドを坑井孔に繰り返し注入し、その後、過剰な圧力を抜き取ります。この方法は、重いキルマッドは軽い坑井孔流体の下に沈むという原理に基づいており、圧力を抜き取ることで軽い坑井孔流体が除去され、坑井孔に残るキルマッドの量は段階的に増加していきます。

掘削作業中に井戸が死亡

掘削中は、精密に調合された掘削流体を用いて圧力制御を維持し、坑底の圧力を均衡させます。しかし、突然高圧ポケットに遭遇した場合、掘削流体による圧力では地層の高い圧力に対抗できない可能性があります。地層流体が坑井内に流入するのを許します。この地層流体の流入はキックと呼ばれ、坑井をキルする必要があります。これは、キルマッドをドリルパイプからポンプで送り込み、坑井底を循環させて坑井内に送り込むことで行われます。

逆転

ウェルキル（あるいは意図しないウェルキル）の目的は、貯留層流体の地表への流出を止めることです。これは、坑井の流体を再び流したい場合に問題を引き起こします。ウェルキルを解消するには、キル流体を坑井から排除する必要があります。これは、高圧ガス（通常は不活性で比較的安価な窒素）を注入することによって行われます。ガスは、重いキル流体を押し出すのに十分な圧力をかけることができますが、圧力が除去されると膨張して軽くなります。したがって、キル流体を排除したとしても、ガス自体が坑井をキルすることはありません。ディーゼル燃料などの低密度（「軽い」）液体、または（合成）油性泥水（合成泥水）のベース流体も、特定の坑井における入手可能性と圧力管理の問題に応じて使用できます。貯留層流体は、ガスを押し出して地表に流出する必要があります。

最も安価な方法はブルヘッディングに似ています。これは、軽質流体（窒素または低密度液体）を高圧で注入し、キルマッドを貯留層に押し込む方法です。もちろん、この方法は坑井を損傷するリスクが高くなります。最も効果的な方法は、コイルドチュービングを使用することです。ガス／ディーゼルをコイルに送り込み、坑井底から坑井孔へと循環させることで、キルマッドを生産層へと移動させます。（もちろん、コイルドチュービングを現場まで敷設するには、数週間の作業と物流が必要になる場合があります。）

リスク

坑井制御は一般的に非常に費用がかかり、危険な作業です。坑井キルを計画し実行するには、たとえ一見単純なものであっても、徹底的な訓練、試験、能力の証明、そして経験が不可欠です。誤った坑井キルによって多くの人が亡くなっています。

参照

参考文献

  1. ^ ラーベ、ジェラルド; ヨルトナー、C. スコット (2021). 『ユニバーサル・ウェル・コントロール』 オランダ: エルゼビア・サイエンス. p. 638. ISBN 9780323907071。
  2. ^ 石油工学ハンドブック 第2巻：掘削工学石油技術者協会 2007年 第4章 978-1-55563-114-7。
  • IWCF 坑井介入シラバス - 国際坑井制御フォーラム (pdf) 2017年1月10日アーカイブ - Wayback Machine
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