ININŽŽENJERSTVO NAFTE I GASAENJERSTVO NAFTE I GASA

Tehnologija izradebušotina II

11. predavanje

SPREČAVANJE ERUPCIJA I KONTROLA DOTOKA

ERUPCIJA

Nekontrolisana proizvodnja (izlazak) slojnog fluida (nafte, gasa ili slojne vode) iz bušotine.

DOTOK

Ulazak nafte, gasa ili slojne vode iz sloja u bušotinu.

Kada nastaje dotok

• Dotok nastaje kada je hidrostatski pritisak stuba ispirnog fluida u bušotini manji od pritiska formacijskih fluida– Hidrostatski pritisak je pritisak koji vrši ispirni

fluid na zidove bušotine.HP= MW x 0,00981 x TVDMW = gustina isplake (kg/m3)TVD = stvarna vert. dubina bušotine (m)

Primer : HP = 1200 x 0,00981 x 3000 = 35316 (kPa)

• Gustina isplake,

• Dopunjavanje bušotine,

• Klipovanje,

• Hidrauličko frakturiranje sloja,

• Gubitak cirkulacije,

• Gasificiranje isplake,

• Uvećani pritisci.

UZROCI DOTOKA (I)

– Neodgovarajuća gustina isplake• Bušenje ispod balansa (moguć dotok)• Bušenje iznad balansa (mogući gubici pa dotok)• Bušenje blizu balansa (mogućnost klipovanja -

”sigurna bušotina”-?)

– Smanjen nivo isplake u bušotini• Prilikom bušenja• Prilikom vađenja bušaćeg alata• Prilikom spuštanja bušaćeg alata

UZROCI DOTOKA (II)

-Uzroci klipovanja bušotine

– Prebrzo vađenje bušaćeg alata

– Korišćenje isplake sa visokim vrednostima viskoznosti i gelova

– Oblepljeno dleto

– Oblepljen bušaći alat

– Debeo isplačni kolač

– Mali zazor između alata i bušotine

Šta je klipovanje bušotine

Kako prepoznati klipovanje?

KAKO NASTAJE DOTOK

TEORIJA

Princip “ U “ cevi

TEORETSKA OSNOVA ZA KONTROLU BU[OTINE "U"-CEV

PRIMER 1 PRIMER 2

3000m 3000m

SISTEM U-CEVI U RAVNOTE@I SISTEM U-CEVI U RAVNOTE@IUKOLIKO NA USTIMA IMAMODODATNE PRITISKE

PRIMER 3 PRIMER 4

3000m 3000m

1000m

SISTEM U-CEVI U RAVNOTE@I SISTEM U-CEVI U RAVNOTE@IUKOLIKO IMAMO DODATNI UZ DODATNE PRITISKE KOJEPRITISAK NA STRANI "ANULARA" UVJETUJE DOTEKLI GASZBOG MANJE TE@INE ISPLAKE

0

bar

353.1bar

0

bar

isplaka

isplaka

60

bar

413.1bar

60

bar

isplaka

isplaka MW = 1.20kg/dm3MW = 1.20kg/dm3

0

bar

29.4

bar

isplaka1.10kg/dm3

isplaka

MW = 1.20 kg/dm3

353.1bar

60

bar

413.1bar

148.3

bar

isplakaisplaka

MW = 1.20 kg/dm3

gas 0.30 kg/dm3

ghgh

SISTEM “U” CEVI U RAVNOTEŽI

MEĐUPROSTOR

0

pritisku.

SISTEM “U” CEVI U RAVNOTEŽI UZ DODATNE PRITISKE KOJE USLOVLJAVA DOTEKLI GAS

MEĐUPROSTOR

SISTEM “U” CEVI U RAVNOTEŽI UZ DODATNE PRITISKE KOJE USLOVLJAVA DOTEKLI GAS

MEĐUPROSTOR

međuprostoru je:

MIGRACIJA I EKSPANZIJA GASA (I)

• Ekspanzija gasa (Bojl - Mariotov zakon)(P1 x V1)/(T1 x Z1) = (P2 x V2)/(T2 x Z2)

Pojednostavljena jednačina je:P1 x V1 = P2 x V2

P1= pritisak formacije (kPa)P2= hidrostatski pritisak (kPa)V1= zapremina gasa pri pritisku P1 (m3)V2= zapremina gasa pri pritisku P2 (m3) = ?

MIGRACIJA I EKSPANZIJA GASA (II)

• Migracija gasa u funkciji SICP-a i vremena

Rgm= ΔSICP / MG

Rgm = brzina migracije gasa (m/h)

ΔSICP = promena pritiska u koloni (1 sat čekanja) (kPa/h)

MG = gradijent pritiska isplake (kPa/m)

MIGRACIJA I EKSPANZIJA GASA (III)

• Potrebno povećanje gustine isplake (kg/m3)

MWI = SIDPP / ( TVD x 0,00981 )SIDPP = pritisak u buš. šipkama zatvorenim ( kPa )

TVD = stvarna vert. dubina bušotine ( m )

• Potrebna gustina isplake za gušenje (kg/m3)

KMW = OMW + MWIOMW = početna gustina isplake (kg/m3)MWI = potrebno povećanje gust. isplake (kg/m3)

ISPLAKA

NAJVAŽNIJI ELEMENT KONTROLE DOTOKA

GUSTINA ISPLAKE

• Gustina predstavlja odnos mase tela i njegove

zapremine

Gustina isplake (MW) = masa isplake (kg) /

zapremina (dm3) ili (m3)

FORMULE VEZANE ZA GUSTINU ISPLAKE

• Obrazac za izračunavanje gradijenta gustine isplake

MG = MW x 0,00981 (kPa/m)• Obrazac za izračunavanje hidrostatskog pritiska

ako je poznat gradijent gustine isplakeHP = MG x TVD (kPa)

• Obrazac za izračunavanje gustine isplake kada je poznat njen gradijent

MW = MG / 0,00981 (kg/m3)

EKVIVALENTNA GUSTINA ISPLAKE

ECD = (DBHP/(0,00981 x TVD))ECD = ekvivalentna cirkulaciona gustina isplake (kg/m3)DBHP= dinamički pritisak na dnu bušotine (kPa)TVD = vertikalna dubina bušotine (m)

Primer:ECD = ( 37376,1 /(0,00981 x 3000)) =1270 (kg/m3)ILI

ECD = MW + (APL /(0,00981 x TVD))ECD = ekvivalentna cirkulaciona gustina isplake (kg/m3)MW = gustina isplake (kg/m3)APL = gubitak pritiska u međuprostoru ( kPa )

Primer: ECD = 1200 + ( 2000/(0,00981 x 3000)) = 1270 (kg/m3)

PRITISAK

KAO ELEMENAT KOJI DEFINIŠE STANJE U BUŠOTINI

PRITISAK NA DNU BUŠOTINE

- Statički pritisakHP = MW x 0,00981 x TVDHP = hidrostatički pritisak (kPa)MW = gustina isplake (kg/m3)TVD = stvarna vertikalna dubina bu{otine (m)

Primer: HP = 1200 x 0,00981 x 3000 =35316 (kPa)- Dinamički pritisak

DBHP = (ECD x 0,00981 x TVD)DBHP = dinamički pritisak na dnu bušotine (kPa)ECD = ekvival. cirkulaciona gustina isplake (kg/m3)TVD = stvarna vertikalna dubina bu{otine (m)

Primer: DBHP = ( 1270 x 0,00981 x 3000)) = 37376.1 (KPa)

SLOJNI PRITISCI

• Normalan slojni (porni) pritisak u jednom sedimentacionom basenu ekvivalentan je hidrostatskom pritisku stuba slojne vode

• Za Panonski basen gustina fluida je 1,03 kg/dm3 ili 1030 kg/m3

• Smanjeni ili subnormalni slojni (porni) pritisak je pritisak manji od hidrostatskog stuba slojne vode

UVEĆANI SLOJNI PRITISAK

• Povišeni porni pritisak je pritisak koji je veći od pritiska hidrostatskog stuba slojne vode

Pf = ( MW x 0,000981 x TVD) + SIDPPPf = pritisak formacije (kPa)MW = gustina isplake (kg/m3)TVD = stvarna vertikalna dubina bušotine (m)SIDPP = pritisak u buš. šipkama zatvorenim (kPa)

Primer: Pf = (1200 x 0,00981 x 3000) + 2000 = 55316 (kPa)

UZROCI POVEĆANJA PRITISKA NA UŠĆU BUŠOTINE

–Razlika između hidrostatskog i

formacijskog pritiska

–Povećanje zapremine dotoka

–Nedovoljna gustina isplake

–Mali prstenasti prostor

MAKSIMALNE VREDNOSTI PRITISAKA NA UŠĆU BUŠOTINE

• maximalni površinski pritisak MAASP 1 ( kPa):MAASP 1 = Plot - ((NMW – OMW) x TVDcsg x 0,00981)Plot = pritisak dobijen LOT-om (kPa)NMW = nova gustina isplake (kg/m3)OMW = stara gustina isplake (kg/m3)TVDCSG= stvarna vert. dubina ugradnje pete kolone (m)

• frakturni gradijent ( GF ) GF = OMW + ((Plot /(TVDcsg x 0,00981)) (kg/m3)

• maximalno dozvoljeni pritisak cirkulacije:MCP = (GF – OMW) x TVDcsg x 0,00981 (kPa)

PRITISAK FRAKTURIRANJA I GRADIJENT FRAKTURIRANJA

Metode predviđanja :

- Jednačina Hubbert-a i Willis-a

- Korelacija Matthews-a i Kelly-a

- Korelacija Ben Eton-a

PRITISAK FRAKTURIRANJA I TEST PROPUŠTANJA FORMACIJE ( LOT ) - (I)

Vrši se u cilju provere kvaliteta urađene cementacije i potvrde pritiska frakturiranja neposredno ispod pete kolone zaštitnih cevi.

• Pritisak frakturiranja dobijen na osnovu LOT-aPfr = PLOT + (OMW x 0,00981 x TVDcsg) (kPa)

Pfr = pritisak frakturiranja (kPa)Plot = pritisak dobijen LOT-om (kPa)OMW = gustina isplake sa kojom je radjen LOT (kg/m3)TVDcsg= stvarna vert. dubina ugradnje pete kolone (m)

Primer: Pfr = 8000 + 1200 x 0,00981 x 1000 = 19772 (kPa)

PRITISAK FRAKTURIRANJA I TEST PROPUŠTANJA FORMACIJE (LOT ) - ( II )

• Određivanje ekvivalentne gustine isplake (MWekv)

MWekv = Pfr / (0,00981/TVDcsg) (kg/m3)

Pfr = pritisak frakturiranja (kPa)TVDcsg = stvarna vert. dubina ugradnje pete kolone (m)

Primer: MWekv = 19772 / (0,00981 x 4200) = 1322 (kg/m3)

GUBITAK CIRKULACIJE

iNASTANAK DOTOKA

Kada dolazi do gubitaka cirkulacije:

– Pri bušenju kroz raspucale formacije

– Korišćenjem isplake velike gustine

– Ako su pritisci u sloju manji od hidrostatskih

– Bušenje kroz zonu rasedanja

– Bušenjem kroz ili u blizini sonih doma

– Usled podzemne erupcije (pretakanje fluida iz slojeva sa većim gradijentom pritiska u one sa nižim)

– Zbog obrušavanja šejlova

Kako sprečiti gubitke cirkulacije (Hidrauličko razaranje sloja) ?

– Spuštati bušaći alat smanjenom brzinom

– Održavati optimalne parametre isplake (viskoznost i

gelove)

– Prilikom vađenja bušaćeg alata povremeno uspostavljati

cirkulaciju

– Zapremina istisnute isplake mora biti jednaka zapremini

uronjenog alata

– Obratiti pažnju na eventualna suženja kanala bušotine

• Povećanje težine alata

• Povećanje torzije

• Promena brzine bušenja

• Porast nivoa isplake u bazenima,

• Smanjenje pritiska pumpe i povećanje broja hodova,

INDIKACIJE DOTOKA (I)

• Promena veličine nabušenih čestica,

• Porast količine gasa u isplaci tokom bušenja, dodavanja komada i manevra alatom,

• Porast saliniteta isplake (dotok slojne vode),

• Porast izlazne temperature isplake,

• Promena količine materijala na sitima.

INDIKACIJE DOTOKA (II)

OPREMA

NA BUŠAĆEM POSTROJENJU

OPREMA ZA GUŠENJE NA BUŠAĆEM POSTROJENJU

Međuprostor

Oprema za otkrivanje dotoka

– Indikator nivoa isplake u bazenima,– Brojač hodova pumpe,– Pokazivač nivoa u “trip” tanku,– Merač napretka bušenja,– Gasni detektor,– Merač protoka,– Gasni hromatograf.

PUMPE• Odnos pritiska i broja hodova pumpe

P2/P1 = (n2/n1)2 ⇒ P2=P1 x (n2/n1)2

P1 i P2 = pritisci pumpe ( kPa)n1 i n2 = brojevi hodova pumpe (hod / min)

• Odnos pritiska i kapaciteta ispiranja pumpeP2/P1 = (Q2/Q1)2 ⇒ P2=P1 x (Q2/Q1)2

Q1 i Q2 = kapaciteti pumpe (m3/min)• Odnos kapaciteta i broja hodova pumpe

Q2/Q1 = n2/n1 ⇒ Q2=Q1 x (n2/n1)

“TRIP” TANK (REZERVOAR ZA KONTROLU DOTOKA)

– Najčešće ima kapacitetod 10 bbl do 40 bbl = (1,59m3 - 6,36m3)

– Promena nivoa na meraču od 1/2 bbl (0,0759 m3 ) mora biti vidljiva s rosta

PODESIVI ČOK ( VENTIL ZA PRIGUŠENJE )

Tehničke karakteristike

- Cameron pozitivni sigurnosni čok i panel(radni pritisak od 5.000 psi do 20.000 psi)

34473,8 kPa do 137895 kPa

- Swaco super čok i panel ( radni pritisak 10.000 psi )

- Swaco ultra čok i panel ( radni pritisak 20.000 psi )

SIGURNOSNA OPREMA NA UŠĆU BUŠOTINE

• DIVERTER

• UNIVERZALNI PREVENTER

•ČELJUSNI PREVENTERI

ZATVARANJE BUŠOTINE

PROCEDURE

TOKOM BUŠENJA (I)

• Zaustaviti rotaciju• Zadići spojnicu alata iznad rotacionog stola• Zaustaviti pumpu• Proveriti protok• Ako bušotina preliva, otvoriti čok manifold ili HCR

(Hydraulic Control Remote) ventil (otvara se vod do hidrauličke ili manuelne kontrole čoka)

TOKOM BUŠENJA (II)

• Zatvoriti BOP (najčešće univerzalni preventer)• Zatvoriti lagano čok vodeći računa o pritisku u

koloni zbog MASP-a• Kada je čok zatvoren sačekati nekoliko minuta da

da se pritisak stabilizuje a tada očitati SIDPP (Pbšz) • Očitati SICP (Pubz) pritisak• Očitati zapreminu dotoka

TOKOM MANEVRA (I)

• Što je moguće brže spustiti šipke u prihvatne klinove

• Instalirati i podesiti otvoren sigurnosni ventil za šipke

• Zatvoriti sigurnosni ventil za šipke• Navrnuti radnu šipku• Otvoriti HCR ventil

TOKOM MANEVRA (II)

• Zatvoriti BOP (najčečće anularni preventer)• Zatvoriti čok polagano i pratiti pritisak u

prstenastom prostoru zbog MASP-a• Pokrenuti pumpu i otvoriti inside preventer• Sa otvorenim inside preventerom očitati

SIDPP• Očitati SICP• Očitati zapreminu dotoka

METODE ZATVARANJA BUŠOTINA

TVRDO ZATVARANJE

• Zatvoriti preventer - regulisati pritisak zatvaranja

• Otvoriti HCR, ili propusni sigurnosni ventil• Očitati i zabeležiti SIDPP i SICP• Očitati i zabeležiti zapreminu u “trip tanku”

ili u bazenima

- Otvoriti vod prema čoku (HCR - hidraulički ventil)- Zatvoriti anularni preventer- Zatvoriti čok- Prilagoditi pritisak zatvaranja BOP-a - Očitati i zabeležiti SIDPP i SICP- Očitati i zabeležiti zapreminu u “trip tanku”ili u bazenima

MEKO ZATVARANJE

Postoji nekoliko metoda gušenja bušotine, čija primena zavisi od pojedinačne situacije. Faktori kao što su pozicija bušaćih šipki u bušotini i da li je bušaći niz u bušotini ili ne, važni su za donošenje odluke. Sledi važan faktor gde se nalazi bušaći niz u bušotini, tj. blizu dna ili visoko u bušotini. Ovi različiti elementi će ukazati koji metod koristiti u cilju gušenja bušotine na najsigurniji i najefikasniji mogući način.

- Metod vođe smene (Driller‘s Method)- Metod čekaj i otežavaj (Wait and Weight)- Frontalno potiskivanje u zatvoreni međuprostor (Bullheading)- Zapreminski metod (Volumetric Method)

Pozicija bušaćeg niza određuje koji metod je najbolji za gušenja bušotine. Da bi se koristile metode 1 i 2 niz bušaćeg alata mora biti na dnu, dve druge metode (3 i 4) postaju alternativa ako je niz alata daleko od dna, bez mogućnosti da se spusti do njega ili je cirkulacija opstruisana. Frontalno potiskivanje u zatvoreni međuprostor, je takođe jedna alternativa ako je bušaći niz na dnu.

METODE SPREČAVANJA ERUPCIJA I KONTROLE DOTOKA

GUŠENJE BUŠOTINE METODOM VOĐE SMENE

PROCEDURA

METOD VOĐE SMENE (I)

1. Kod pojave dotoka zatvori bušotinu u saglasnosti sa operaterom i izvođačem radova

2. Zabeležiti SIDPP (pritisak u BUŠAĆIM ŠIPKAMA.), SICP(pritisak u koloni) i Pit Gain (zapreminu dotoka)

3. Popuni obrazac za kontrolu bušotine,

4. Započeti cirkulaciju sa otvorenim čokom lagano dodajući pumpu do smanjenog broja hodova uz održavanje SICP na konstantnoj vrednosti, podešavanjem čoka. Držeći SICP konstantnim u kratkom periodu održava se konstantnim pritisak na dnu bušotine.

(II)

5. Kada je pumpa dostigla potreban broj hodova, kontrolisati manometar na bušaćim šipkama, održavajući konstantnim početni cirkulacioni pritisak (ICP) otvaranjem i zatvaranjem čoka. “NE MENJAJ HODOVE PUMPE”.

6. Iscirkulisati gas iz bušotine održavajući SIDPP=const., i prateći ICP. Kada je sav dotekli gas iscirkulisan biće izjednačeni SIDPP i SICP sa vrednošću SIDPP u trenutku dotoka.

7. Zaustaviti pumpu, zatvoriti čok i otežati isplaku do proračunate vrednosti.

(III)

8. Kada je napravljena dovoljna količina otežane isplake otvori čok i lagano pokreni isplačnu pumpu do smanjenog broja hodova održavajući pritisak u koloni konstantnim dok nova isplaka ne dođe do dleta.Kako nova isplaka puni sistem ICP lagano opada do vrednosti FCP (krajnji cirkulacioni pritisak). Potreban broj hodova se takođe izračuna.

9. Kada nova isplaka počne da izlazi iz dleta prestaje se posmatrati pritisak u koloni i prelazi se na praćenje (posmatranje) pritiska u bušaćim šipkama. Održavati pritisak u bušaćim šipkama konstantnim FCP=const., sve dok nova isplaka ne dođe u predeo čoka ili izlivne cevi.

(IV)

Napomena: “Održavati smanjeni broj hodova pumpe konstantnim”

10. Zaustaviti isplačnu pumpu, proveriti ponašanje bušotine i uveriti se da je bušotina ugušena. Obraditi i ujednačiti isplaku, odrediti neophodno povećanje gustine isplake zbog manevra alatom pre nastavka bušenja.

GUŠENJE BUŠOTINE METODOM VOĐE SMENE

PRORAČUN

PRORAČUN (I)

1. Ispunjavanje osnovnih parametara o bušotini

2. Ispunjavanje osnovnih parametara o isplačnoj pumpi (KPR)

3. Izračunavanje potrebnih zapremina u bušotini, broja hodova pumpe i vremena cirkulacije

4. Izračunavanje parametara dotoka

PRORAČUN (II)

- Izračunavanje potrebne gustine isplake za gušenje (KMD)KMD = OMD + (( 102 x (SIDPP + SP)/TVD) (kg/m3)

- Izračunavanje početnog cirkulacionog pritiskaICP = SIDPP + KPP + SP (kPa)

- Izračunavanje krajnjeg cirkulacionog pritiskaFCP = KPP x (KMD / OMD) (kPa)

- Izračunavanje razlike pritisaka(E) = ICP - FCP (kPa)

PRORAČUN (III)

- Pritisak pumpe pri jednom hodu

( E / A ) = vrednost (kPa/hod)6. Ucrtavanje dijagrama kada otežana isplaka puni

bušaći alat i dospeva do dleta

7. Izračunavanje ostalih parametara- Izračunavanje potrebne količine oteživača:

BARIT = (WB ( KMW-OMW))/(WB-KMW) (kg)WB = gustina barita (4200 kg/m3)

PRORAČUN (IV)

- Izračunavanje odnosa zapremina:

r = Vab/Vac(Vab= zapremina Prstenastog Prostora bušotine i bušaćih šipki ;Vac = zapremina Prstenastog Prostora kolona i bušaćih šipki.)

- Određivanje konstante “K” iz dijagrama

- Izračunavanje hidrostatskog pritiska (HP)

HP = OMW x 0,00981 x TVD

PRORAČUN (V)

- Izračunavanje Pritiska formacijePF = HP + SIDPP

- Izračunavanje visine influksahf = Pg/Vab

- Izračunavanje maksimalnog pritiska naustima bušotine

PaMAX=(SIDPP/2)+SQRT((SIDPP2/4) ++ 9,81(( K x Pg x OMW(kg/dm3) x Pf)/Vb))

PRORAČUN (VI)

- Izračunavanje visine stuba gasa na površini

hs = (Pf / Pamax ) x K x r x hf

- Izračunavanje zapremine gasnog čepa na vrhu bušotine

Vv = hs x Vs

PRORAČUN (VII)

- Izračunavanje potrebnog broja hodova za iscirkulisanje gasa

str = Vv/s

- Izračunavanje gustine influksa ( dotoka ) (Wi)Wi = OMW - ((1000(SCP - SIDPP))/(9.81 x hf ) ( kg/m3)

PRORAČUN (VIII)

- Maksimalno dozvoljeni pritisak na ustima bušotine sa otežanom isplakom: (kPa)MAASP2 = MAASP1 - (((KMW -OMW) x

x 9.81 x TVDCSG)/1000)

- Maksimalno dozvoljeni pritisak na ustima bušotine sa dotokom u bušotini: (kPa)MAASP3 = MAASP1 + (((OMW-Wi) x

x 9.81 x hs )/1000)

SPREČAVANJE ERUPCIJA I KONTROLA DOTOKA

DIJAGRAM PRITISAKA U BU[ A] IM [ IPKAMA

P(kPa)

ICP= 7100SP= 1000

+KPP= 2800

+ FCP= 3084 SIDPP= 3300

DIJAGRAM PRITISAKA U ME\ UPROSTORU P(kPa)

MAASP 3 = 13417 MAASP 2 = 7275 LOT

LOT = 10000 Pa max = 9223

SIDPP= 3300 SICP= 4500

2033 870 1586 36194008

4877 Ote avanje 6463

KARAKTERISTIKE KRIVE PORASTA PRITISKA

• Kriva porasta pritiska tokom gušenja bušotine funkcija je primenjene metodologije

• Pri zatvorenoj bušotini migracija gasa dovodi do povećanja pritiska u prstenastom prostoru.

KRAJKRAJ