Khoan giếng cạn: Nguyên nhân, dấu hiệu cảnh báo và rào cản kiểm soát giếng

Sự cố nổ tung trong quá trình khoan là sự mất kiểm soát của giếng: chất lỏng hình thành đi vào giếng, các rào chắn lẽ ra giữ nó lại lần lượt thất bại, và dầu hoặc khí chạm tới bề mặt mà không bị hạn chế. Đó là một chuỗi thất bại chứ không phải là một bộ phận bị hỏng, và chuỗi thường bắt đầu từ rất lâu trước khi bất kỳ ai trên sàn giàn khoan nhận ra.

Đó là lý do tại sao việc khoan giếng nổ được coi là một kỷ luật hơn là một rủi ro cần được bảo hiểm. Phần tiếp theo trình bày chính xác thuật ngữ này, bốn nguyên nhân đằng sau hầu hết các sự kiện, các chỉ báo cú đá giúp phi hành đoàn có thời gian hành động, thiết bị tạo thành ngăn xếp cũng như các xếp hạng và bài kiểm tra đáng để kiểm tra khi bạn chỉ định hoặc mua phần cứng điều khiển giếng.

Giếng xả là gì?

Giếng phun trào là giếng mà chất lỏng hình thành không còn có thể chứa được nữa, do đó dầu, khí hoặc nước muối thoát ra khỏi giếng lên bề mặt hoặc vào một thành tạo khác. Sự khác biệt giữa một cú đá và một cú ra đòn là ở phạm vi chứ không phải loại: một cú đá là một luồng bạn vẫn có thể kiểm soát, một cú xả là một luồng mà bạn không thể kiểm soát.

Một cú đá bắt đầu khi áp suất do dung dịch khoan gây ra giảm xuống dưới áp suất lỗ rỗng của hệ tầng đang được khoan. Nếu thủy thủ đoàn đóng giếng vào, luân chuyển dòng nước ra ngoài và khôi phục cột bùn, sự kiện sẽ kết thúc như một cú đá. Nếu việc đóng cửa không thành công hoặc bị trì hoãn, dòng chảy tương tự sẽ trở thành luồng xả và từ vựng lại thay đổi tùy thuộc vào nơi chất lỏng đi đến.

Bốn nguyên nhân giải thích hầu hết các vết nổ trong khoan

Hầu hết mọi vụ nổ trong quá trình khoan đều dẫn đến cột bùn không còn cân bằng áp suất hình thành, theo sau là một trong bốn con đường phá hủy.

1. Mật độ bùn không đủ. Bùn có trọng lượng quá nhẹ để hình thành được khoan, hoặc nó bị pha loãng bởi chính dòng nước chảy vào, do đó cột áp thủy tĩnh giảm xuống dưới áp suất lỗ rỗng và giếng bắt đầu chảy.
2. Mất tuần hoàn. Khi bùn thoát vào vùng thấm hoặc nứt nẻ, mực nước hình khuyên giảm xuống, áp suất thủy tĩnh giảm theo và thành tạo thấp hơn có thể cung cấp nước cho giếng. Mất lưu thông và tắc nghẽn có mối liên hệ chặt chẽ đến mức nhiều nhà khai thác coi chúng là một loại rủi ro duy nhất.
3. Áp lực hình thành bất thường. Một biên độ hẹp giữa áp lực lỗ rỗng và độ dốc đứt gãy để lại rất ít khoảng trống giữa cú đá và lực quay bị mất. Cửa sổ khoan chỉ rộng vài phần mười pound trên mỗi gallon sẽ trừng phạt bất kỳ sai lệch nào về trọng lượng bùn.
4. Xi măng và vỏ giày bị hỏng. Xi măng không cách ly guốc hoặc hình thành phía sau đường ống, cho phép chất lỏng chảy lên trên - đôi khi vài ngày sau khi công việc xi măng trông sạch sẽ trên biểu đồ máy bơm.

Các lỗi về thiết bị và quy trình nằm đằng sau bốn yếu tố này chứ không phải bên cạnh chúng. Một biện pháp ngăn ngừa chưa được kiểm chứng, một khối lượng không ai so sánh được với giờ trước, hoặc một quyết định đóng cửa chậm chạp đã biến một cú đá trong sách giáo khoa thành một đòn thất bại.

Dấu hiệu cảnh báo: Từ cú đá đến đòn xả súng

Các chỉ báo khởi động xuất hiện vài phút đến vài giờ trước khi nổ tung và mỗi một trong số chúng là một sự thay đổi về một con số mà người thợ khoan đã theo dõi.

Đánh giá sự cố lặp lại cùng một bài học: các đội hành động theo chỉ báo đầu tiên sẽ ngăn chặn giếng, trong khi các đội chờ xác nhận mất nhiều thời gian hơn đội hình cần phải dỡ hình vòng.

Ngăn xếp ngăn chặn: Thiết bị ngăn chặn giếng nổ

Thiết bị kiểm soát giếng được chế tạo như một tập hợp các rào chắn độc lập và mỗi phần tử có một công việc mà các phần tử khác không thể làm được.

Thiết bị ngăn ngừa xả hơi (API 16A)

Đầu tiên, một bộ chặn hình khuyên sẽ đóng lại, bịt kín xung quanh hầu hết mọi hình dạng trong lỗ và cho phép tháo đường ống dưới áp lực. Sau đó, bộ phận chặn Ram sẽ tiếp quản: một ram đơn bịt kín trên một kích thước ống, trong khi một ram đôi ghép các ram ống với các ram mù hoặc cắt cắt dây và bịt kín một lỗ hở. Mức áp suất làm việc, chứ không phải màu sơn, quyết định liệu chất ngăn chặn có được chấp nhận cho một giếng nhất định hay không.

Bộ ngăn ngừa xả khí hình khuyên API 16A để kiểm soát tốt BOP phốt hình khuyên được thể hiện là hàng rào bịt kín đầu tiên trong ngăn xếp được kiểm soát tốt, với các chi tiết bịt kín, độ bền và khả năng tương thích với thiết bị. Xem sản phẩm →

Một thiết bị ngăn chặn chỉ có giá trị được xếp hạng trên bảng tên khi nó đã được chứng minh, đó là lúc gốc thử nghiệm giành được vị trí của nó. Một gốc thử nghiệm BOP được đánh giá đúng cho phép giàn khoan xác minh ngăn xếp ở áp suất tối đa trước khi cần thay vì sau đó, đồng thời nó cũng bảo vệ ngăn xếp khỏi bị hư hại trong các chu kỳ chưa được kiểm tra lặp đi lặp lại.

Nghẹt thở và tiêu diệt đa tạp (API 16C)

Sau khi giếng được đóng lại, ống dẫn khí trở thành công cụ được sử dụng để kiểm soát giếng: nó giữ áp suất ngược lên vòng trong trong khi dòng khí được lưu thông ra ngoài với tốc độ được kiểm soát. Một ống góp tiêu diệt cung cấp đường dẫn song song để bơm chất lỏng nặng vào giếng. Cả hai đều phải xử lý chất lỏng mài mòn, cắt khí và đôi khi có tính axit ở áp suất giếng tối đa, do đó, cuộn cảm cứng và đường dẫn dòng chảy được định hướng chính xác ở đây quan trọng hơn hầu hết các bộ phận khác của giàn khoan.

Giết giếng cạn: Điều gì có tác dụng sau khi mất quyền kiểm soát

Khi một cái giếng bị thổi bay, mục tiêu sẽ thay đổi từ phòng ngừa sang kiểm soát và các phương pháp sẵn có sẽ được chia thành ba nhóm.

• Bullheading và tiêu diệt năng động. Chất lỏng nặng được bơm vào nhanh hơn tốc độ thành tạo có thể cung cấp cho giếng, buộc dòng nước chảy trở lại nơi xuất phát. Nó phù hợp với các giếng nông hoặc tốc độ thấp và phụ thuộc vào khả năng bơm bề mặt.
• Giới hạn. Một ống đậy nắp được đặt trên đầu giếng để chặn dòng chảy trên bề mặt, thường là từ tàu. Nó kéo dài thời gian nhưng không giết chết cái giếng.
• Cứu trợ tốt. Một giếng định hướng được khoan giao với giếng thổi, sau đó bùn nặng được bơm qua giao lộ để tiêu diệt giếng. Đây là lựa chọn chậm nhất và đáng tin cậy nhất, đồng thời là lựa chọn tiêu chuẩn cho các vụ nổ dưới biển.

API 16C Choke Manifold để kiểm soát áp suất giếng Ống góp bề mặt được sử dụng trong các phương pháp kiểm soát giếng để điều chỉnh áp suất thông qua các van sặc trong quá trình khoan, khai thác và vận hành lại. Xem sản phẩm →

Cả ba đều phụ thuộc vào cùng một phần cứng bề mặt: máy bơm, đường ống cao áp và một ống góp có thể giữ và điều chỉnh áp suất mà không bị xói mòn hoặc rò rỉ.

Xếp hạng thiết bị phù hợp với điều kiện thực tế

Xếp hạng áp suất là bộ lọc đầu tiên trong bất kỳ giao dịch mua kiểm soát giếng nào, nhưng nó không bao giờ là bộ lọc duy nhất. Hai tổ hợp có cùng bảng tên 15.000 psi có thể hoạt động rất khác nhau trên giếng chua, nóng, áp suất cao.

• Cấp áp suất và áp suất thử nghiệm. Áp suất làm việc xác định giới hạn dịch vụ; áp suất kiểm tra là thứ mà phần cứng phải tồn tại trên gốc cây. Yêu cầu cả hai, và cho hồ sơ.
• Lớp nhiệt độ. Chất đàn hồi và ghế ngồi có đủ tiêu chuẩn trong phạm vi xác định, từ khoảng -46 °C đến 121 °C đối với các loại thông thường và cao hơn đối với các loại đặc biệt. Chất ngăn chặn được xếp hạng cho giếng ôn đới không tự động được chấp nhận cho giếng khí nóng.
• Lớp vật chất. Hàm lượng H2S và CO2 quyết định liệu thép carbon tiêu chuẩn có được chấp nhận hay không hoặc các bộ phận bị ướt có phải đáp ứng thông số kỹ thuật về dịch vụ chua hay không.
• Mức độ đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm. Các mức PSL đặt ra mức độ cần phải kiểm tra và ghi chép thêm và chúng là sự khác biệt thực tế giữa một van dành cho dịch vụ chung và một van dành cho nhiệm vụ kiểm soát giếng quan trọng.

Đầu giếng bên dưới ống khói xứng đáng được xem xét kỹ lưỡng như các vật cản phía trên nó. Nó mang các dây vỏ, chịu áp suất hình thành tương tự và là rào cản cuối cùng trước khi chất lỏng chạm tới bề mặt.

Lắp ráp đầu giếng và cây thông Noel để sản xuất dầu khí Lắp ráp đầu giếng và cây Giáng sinh bề mặt để kiểm soát, giám sát và phân phối dòng dầu và khí tại các giếng sản xuất. Xem sản phẩm →

Câu hỏi thường gặp

Làm thế nào một cú đá có thể biến thành một cú đánh nhanh chóng?

Trong một giếng khí có thể chỉ mất vài phút. Chất khí nở ra khi bay lên, do đó, dòng khí từ vài nghìn mét trở xuống có thể dỡ bỏ hình vành khuyên rất nhanh khi nó đến gần bề mặt. Đó là lý do tại sao quy trình đóng cửa được tính bằng giây và được thực hành cho đến khi nó trở thành tự động.

Sự khác biệt giữa một vụ nổ tung và một vụ nổ ngầm là gì?

Một vụ nổ bề mặt chạm tới sàn giàn khoan và bầu khí quyển; một vụ nổ ngầm vẫn ở dưới mặt đất và chảy chéo vào một hệ tầng nông hơn. Các vụ phun trào dưới lòng đất có thể khó chẩn đoán hơn vì có thể nhìn thấy rất ít dòng chảy trên bề mặt, nhưng chúng vẫn làm hỏng giếng và bể chứa.

Có thể dừng một vụ nổ mà không có giếng cứu trợ không?

Thỉnh thoảng. Sự can thiệp của đầu bò, đóng nắp và giếng khoan đều ngăn chặn các vụ phun trào, đặc biệt là trên đất liền hoặc ở vùng nước nông. Giếng cứu trợ được sử dụng khi các phương pháp khác không thành công hoặc khi không thể tiếp cận giếng một cách an toàn.

Bao lâu thì nên kiểm tra thiết bị ngăn ngừa phun trào?

Việc kiểm tra chức năng thường được thực hiện hàng tuần hoặc mỗi chuyến, với việc kiểm tra áp suất tối đa khi bắt đầu giếng, sau bất kỳ công việc BOP nào và theo các khoảng thời gian do chính sách kiểm soát giếng của nhà điều hành đặt ra.

Việc khoan giếng thổi phần thưởng cho sự chuẩn bị nhiều hơn là phản ứng. Một cột bùn cân bằng, một ngăn xếp đã được thử nghiệm và một đội coi việc tăng tốc trong hố là tín hiệu dừng công việc sẽ ngăn chặn nhiều vụ nổ hơn bất kỳ thiết bị đơn lẻ nào và chúng có giá thấp hơn nhiều so với thiết bị thay thế.