Tải bản đầy đủ
Chương 4 . Kiểm soát giếng từ tàu khoan

Chương 4 . Kiểm soát giếng từ tàu khoan

Tải bản đầy đủ

Nước biển 0.465 psi/ft
Trọng lượng dung dịch = 12 ppg
= 0.624 psi/ft
Gradient nứt vỡ đá = 0.79 psi/ft
x

MAASP = [(900’ x 0.465) + (5000’
0.79)] – (6000’ x 0.624)
= 624 psi

Hình 5.2 Giàn nổi, MAASP

Xem hình 5.3, ở độ sâu nước 2970 ft, cùng chiều sâu chân ống chống và
gradient nứt vỡ. Nó không thể tuần hoàn trọng lượng dung dịch 12 ppg mà không
tổn thất. Dung dịch 12 ppg có thể không đưa ra kết quả dung sai cho phép, vì nó gần
như bằng với áp suất cần thiết để nứt nẻ thành hệ.

Nước biển 0.465 psi/ft
Trọng lượng dung dịch = 12 ppg
= 0.624 psi/ft
Gradient nứt vỡ đá = 0.79 psi/ft
MAASP = [(2,970’ x 0.465) +(3000’
x 0.79)] – (6000’ x 0.624)
= 7 psi

Hình 5.3 Giàn nổi, MAASP 2
Giới hạn ống bao (Riser Margin) là trọng lượng tối thiểu dung dịch thêm vào có
thể được sử dụng để bù cho lượng dung dịch thủy tĩnh bị mất trong ống bao , được
thay thế bằng thủy tĩnh nước biển nếu ống bao bị ngắt hoặc đầu nối bị lỗi.
Xem hình 5.4, nếu ống bao bị ngắt, áp suất đáy giếng có thể giảm tới 64 psi. Để
bù cho lượng giảm này trong áp suất trọng lượng dung dịch 12.17 ppg là cần thiết.
Nước biển 0.465 psi/ft
Trọng lượng dung dịch = 12 ppg = 0.624 psi/ft
Gradient nứt vỡ của đá dưới đáy biển = 0.79 psi/ft
Chiều dài ống bao 400’

Điều chỉnh BHP nếu ống bao ngắt =
400’ x (0.624 – 0.465) = 64 psi
Giới hạn ống bao = (64 psi 7,600’)
0.052 = 0.17 ppg
MAASP mà không có giới hạn ống
bao = (400’ x 0.645) + (5,600’ x 0.79)
(6,000’ x 0.624)



= 866 psi
MAASP có giới hạn ống bao = (400’
0.465) + (5,600’ x 0.79) – (6,000’ x
12.17 x 0.052)

x

= 813 psi

Hình 5.4 Giàn nổi, giới hạn ống bao
Chú ý: MAASP mà không có giới hạn ống bao là 886 psi. Có giới hạn ống bao
là 813 psi.
Xem hình 5.5, nếu ống bao bị ngắt, áp suất đáy giếng có thể giảm tới 318 psi.
Để bù lượng giảm này trong áp suất trọng lượng dung dịch là 13 ppg là cần thiết.
Nước biển 0.465 psi/ft
Trọng lượng dung dịch = 12 ppg = 0.624 psi/ft
Gradient nứt vỡ của đá dưới đáy biển = 0.79 psi/ft
Chiều dài ống bao 2,000’
Điều chỉnh BHP nếu ống bao ngắt = 2,000’ x (0.624 – 0.465) = 318 psi
Trọng lượng dung dịch cần thiết để bù cho lượng giảm này =
0.052 = 1 ppg + 12 ppg = 13 ppg
MAASP mà không giới hạn ống bao = (2,000’ x 0.465) + (4,000’ x 0.79)
(6,000’ x 0.624)
= 346 psi

MAASP có giới hạn ống bao =
(2,000’ x 0.465) + (4,000’ x 0.79) –
(6,000’ x 13 x 0.052)
= 34 psi

Hình 5.5 Giàn nổi, giới hạn ống bao
Chú ý: MAASP mà không có ống bao là 346 psi. Có ống bao là 34 psi. Đây
không đưa ra thể tích xâm nhập cho phép.
Thể tích xâm nhập cho phép là thể tích xâm nhập tối đa có thể đi vào trong
giếng và tuần hoàn ra ngoài mà không làm tổn thất thành hệ. Thể tích xâm nhập cho
phép là chức năng của áp suất vỉa và áp suất nứt vỡ vỉa. Tăng chiều sâu nước và tạp
chất trong giới hạn ống bao làm giảm thể tích xâm nhập cho phép.
Choke Line Friction Losses. (CLFL)-Tổn thất do ma sát trên đường xả là tổn
thất áp suất xảy ra khi tuần hoàn qua đường xả. Trên giàn nổi, xâm nhập có thể
được tuần hoàn từ bề mặt qua đường xả. Bởi vì quan trọng là tổn thất ma sát được
quan sát và ghi chép. Tổn thất do ma sát trên đường xả là hàm số của :





Chiều dài đường xả
Kích thước ngang đường xả
Tính chất của chất lưu được tuần hoàn như : khối lượng riêng, độ nhớt, ….
Vận tốc bơm

Tổn thất do ma sát trên đường xả nên được xác định tại nhiều tốc độ tuần hoàn
chậm (SCRs) và áp suất thu thập.

Xem hình 5.6 và 5.7 cho thấy hai phương pháp để xác định tổn thất do ma sát
trên đường xả.

1)
2)
3)

Trạng thái tĩnh
Bơm xuống với tốc độ chậm
Bơm xuống với tốc độ chậm tương tự nhưng đóng đối áp, mở toàn bộ đường xả và van xả. Ghi áp
suất.

Tổn thất do ma sát trên đường xả là chênh lệch giữa áp suất bơm ở 2 và 3 = 150 psi
Chú ý: Đây đặc trưng cho tầng nước sâu

Hình 5.6 Giàn nổi, xác định tổn thất do ma sát trên đường xả

Bơm với tốc độ chậm xuống đường xả và ống bao

Đây là phương pháp bơm xuống đường xả và ống
bao, cho phép ghi chép áp suất thu được cũng như
tổn thất do ma sát trên đường xả.

Hình 5.7 Giàn nổi, xác định tổn thất do ma sát
trên đường xả (Cách thay thế)
Tổn thất do ma sát trên đường xả là không đáng kể tại tốc độ bơm chậm ở tầng
nước nông. Ở tầng nước sâu chúng có thể là đáng kể, và phải được bù ngay. Với tổn
thất do ma sát trên đường xả đáng kể, thao tác qua trọng nhất trong hệ thống dập
giếng là khởi động, khi đó máy bơm được đưa lên với tốc độ dập giếng cần thiết.
Chuyển đổi phương pháp dập giếng dựa vào việc duy trì áp suất cố định đáy
giếng thông qua hệ thống dập giếng. Trên giàn sửa chữa đây là kết quả của việc duy
trì hằng số áp suất cột cần, bằng việc điều khiển van xả, cùng với bơm lên với tốc
độ dập giếng. Tại trạng thái này áp suất cột cần khoan sẽ là áp suất tuần hoàn trong
yêu cầu. Xem hình 5.8

1 Trạng thái đóng giếng

2 PSCR tại tốc độ dập giếng = 400 psi

Áp suất bề mặt được ổn định

(giả sử không có APL)

Áp suất đáy giếng được ổn định

Giữ cố định áp suất cột ống cũng như bơm lên với
tốc độ dập giếng
Cột cần trên ICP 920 psi

Hình 5.8 Quy trình khởi động giàn sửa chữa
Nếu quy trình khởi động này được sử dụng trên giàn nổi với tổn thất do ma sát
trên đường xả đáng kể, thì áp suất đáy giếng có thể tăng lượng áp suất bằng với tổn
thất ma sát. Áp suất quá cao có thể là nguyên nhân tổn thất thành hệ. Có hai phương
pháp có thể thực hiện để bù cho áp suất vượt quá này (tổn thất ma sát trên đường
xả).
1. Khi bơm lên tới tốc độ dập giếng, áp suất cột cần được giảm bởi một lượng
bằng với tổn thất ma sát đường xả. Với tốc độ bơm dập diếng, áp suất cột cần
khoan sẽ là áp suất tuần hoàn trong yêu cầu. Đây là phương pháp khó thực
hiện.

1 Trạng thái đóng giếng

2 PSCR tại tốc độ dập giếng là 400 psi

Áp suất bề mặt cố định

CLFL = 150 psi

Áp suất đáy giếng cố định

Giữ cố định áp suất cột ống cũng như bơm với tốc độ
dập giếng
Áp suất cột cần khoan 1,070 psi
Áp suất cột ống 700 psi

Hình 5.9 Giàn nổi,quy trình khởi động CLFL
2. Đường dập giếng được sử dụng để giám sát áp suất, giả sử khối lượng riêng
trong đường dập giếng là tương tự trong thân giếng. Khi máy bơm đạt tới tốc
độ dập giếng, áp suất đường dập giếng tại bề mặt giữ cố định. Không có áp
suất tổn thất trên đường này, cũng không có dung dịch tuần hoàn qua nó.
Xem hình 5.10. Khi máy bơm tại tốc độ dập giếng, áp suất cột cần khoan sẽ
là áp suất tuần hoàn trong yêu cầu, áp suất ống chống sẽ giảm một lượng
bằng với tổn thất ma sát.

Trạng thái đóng giếng

PSCR ống bao 400 psi
CLFL 150 psi
Bơm lên ở tốc độ dập giếng giữ cố định áp suất
đường dập giếng
Áp suất đường dập giếng 700 psi
Áp suất cột cần khoan 920 psi
Áp suất ống chống 550 psi

Hình 5.10 Giàn nổi, quy trình khởi động CLFL
Nếu tổn thất ma sát đưởng xả là cao hơn áp suất cột ống đóng giếng, khi đó
giếng chịu áp suất quá cao. Lượng áp suất vượt quá là khoảng áp suất giữa CLFL và
SICP.Tại tốc độ bơm dập giếng tất cả các thiết bị van xả sẽ mở. Để tránh hoặc giám
áp suất vượt quá, xem xét đưa ra tốc độ bơm nhỏ hơn, nếu tốc độ bơm được giảm,
tổn thất ma sát sẽ giảm. Trong một số trường hợp có thể tuần hoàn qua cả đường xả
và đường dập giếng. Sử dụng hai đường làm tăng diện tích dòng chảy do đó làm
giảm tổn thất ma sát. Việc sử dụng như vậy có thể cần thiết thêm hệ thống áp suất

chuyên dụng trên hệ thống trở lại bề mặt khi đường dập giếng không thể sử dụng
cũng như giám sát áp suất.
Tổn thất ma sát trên đường xả sẽ thay đổi khi xâm nhập đưa ra khỏi bề mặt. Khi
dòng chảy đi vào đường xả, tổn thất ma sát sẽ giảm, nếu dòng chảy là khí thì mức
độ giảm là đáng kể và được bù đủ, bởi thao tác xả. Khi dung dịch theo dòng chảy
vào trong đường xả, tổn thất ma sát trở lại. Khi dung dịch nặng đi vào thì tổn thất
ma sát đường xả tăng lên khá cao. Sự thay đổi này sẽ cần thiết điều chỉnh đường xả
và nên có kế hoạch ứng phó.
IV.2 Nứt vỡ chân ống chống
Xem hình 5.11, Với chân ống chống nông, quan trọng là xâm nhập được dẫn
hướng và không đóng giếng. Việc đóng giếng trên tầng cát nông chứa khí dẫn tới
hiện tượng phun trào trên mặt đất và khí lên mặt biển. Nước chứa bọt khí là nguyên
nhân giàn khoan mất ổn định và nghiêng.

Hình 5.11 Mất ổn định trong tầng cát nông chứa khí

IV.3 Bó hẹp ống bao
Xem hình 12
Chiều sâu nước lớn hơn 1500 ft, bó hẹp ống bao có thể là vấn đề tiềm ẩn khi
xâm nhập khí nông được dẫn hướng và tất cả chất lưu được xả từ ống bao. Sự
kháng cự bó hẹp của ống bao có thể được giảm bởi tải trọng uốn đáng kể cung cấp
cho ống bao do sức căng, trọng lượng và năng lượng dòng chảy.
Nếu vấn đề này còn xem xét được, khi đó ống bao được nối với tất cả các van
đặc biệt được sửu dụng. Van này tự động nhạy với tổn thất của áp suất thủy tĩnh
trong ống bao và mở để cho phép nước biển vào trong trước khi ống bao có thể bó
hẹp. Nó cũng đảm bảo rằng áp suất thủy tĩnh của cột nước biển là luôn luôn được
cung cấp cho giếng.

Hình 5.12 Bó hẹp ống bao trong quá trình phun trào khí nông ở tầng nước sâu