ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΘΕΜΑ

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΘΕΜΑ ΘΑΛΑΣΣΙΕΣ ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ-ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΟΛΗΣ Εισήγηση Επίβλεψη Ιωάννης Π. Πιστοφίδης Καθηγητής ΤΕΙ Εκπόνηση Μάρθα Θεοδωρίδου Κωνσταντίνος Παπαδόπουλος ΚΑΒΑΛΑ 2013

2

3 Καβάλα ΕΓΚΡΙΝΕΤΑΙ Ο ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΙΩΑΝΝΗΣ Π. ΠΙΣΤΟΦΙΔΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΤΕΙ

4

5 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΘΕΜΑ ΘΑΛΑΣΣΙΕΣ ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΙΕΣΕΩΝ-ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΟΛΗΣ Εισήγηση Επίβλεψη Ιωάννης Π. Πιστοφίδης Καθηγητής ΤΕΙ Εκπόνηση Μάρθα Θεοδωρίδου Κωνσταντίνος Παπαδόπουλος ΚΑΒΑΛΑ 2013

6

7 Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ 2013 Η παρούσα Πτυχιακή Εργασία και τα συμπεράσματά της σε οποιαδήποτε μορφή αποτελούν συνιδιοκτησία του Τμήματος Τεχνολογίας Πετρελαίου και Φυσικού Αερίου του ΤΕΙ Καβάλας και του φοιτητή. Οι προαναφερόμενοι διατηρούν το δικαίωμα ανεξάρτητης χρήσης και αναπαραγωγής (τμηματικά ή συνολικά) για διδακτικούς και ερευνητικούς σκοπούς. Σε κάθε περίπτωση πρέπει να αναφέρεται ο τίτλος, ο συγγραφέας, ο επιβλέπων και το εν λόγω τμήμα του ΤΕΙ Καβάλας. Η έγκριση της παρούσας Πτυχιακής Εργασίας από το Τμήμα Τεχνολογίας Πετρελαίου και Φυσικού Αερίου δεν υποδηλώνει απαραιτήτως και αποδοχή των απόψεων του συγγραφέα εκ μέρους του Τμήματος. Οι υποφαινόμενοι δηλώνουμε υπεύθυνα ότι η παρούσα Πτυχιακή Εργασία είναι εξ ολοκλήρου δικό μας έργο και συγγράφηκε ειδικά για τις απαιτήσεις του προγράμματος σπουδών του Τμήματος Τεχνολογίας Πετρελαίου και Φυσικού Αερίου. Δηλώνουμε υπεύθυνα ότι κατά τη συγγραφή ακολουθήσαμε την πρέπουσα ακαδημαϊκή δεοντολογία αποφυγής λογοκλοπής. Έχουμε επίσης αποφύγει οποιαδήποτε ενέργεια που συνιστά παράπτωμα λογοκλοπής. Γνωρίζουμε ότι η λογοκλοπή μπορεί να επισύρει ποινή ανάκλησης του πτυχίου μας. Υπογραφή Θεοδωρίδου Μάρθα Παπαδόπουλος Κωνσταντίνος

8 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στα παρακάτω κεφάλαια θα αναφερθούμε σε blowout για θαλάσσιες γεωτρήσεις, θα αναλύσουμε τις αιτίες που συμβαίνει ένα blowout, τις συνέπειες αυτού, το πως μπορούμε να το προβλέψουμε, να το αντιμετωπίσουμε και ακόμα πως μπορούμε να το σταματήσουμε. Θα μιλήσουμε για τους τύπους των εκρήξεων που μπορεί να συμβούν και για τον εξοπλισμό που πρέπει να υπάρχει σε μια γεώτρηση για τον έλεγχο της γεώτρησης, την πρόληψη και την αντιμετώπιση ενός θαλάσσιου blowout. Θα αναπτύξουμε τις διαδικασίες τεχνικών καταστολής blowout και θα αναφερθούμε στα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της κάθε μιας. Επίσης θα αναφερθούμε και σε ένα συγκεκριμένο blowout που συνέβη στη θαλάσσια εξέδρα Deepwater Horizon στον κόλπο του Μεξικού και θα εξηγήσουμε για το ποίες είναι οι αιτίες που συνέβη και πως θα έπρεπε να είχε προβλεφθεί νωρίτερα και να είχε αντιμετωπιστεί. ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΧΗ: Γεωτρήσεις Μεγάλου Βάθους ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ: Γεώτρηση, Έλεγχος πιέσεων, Έκρηξη, Τεχνικές καταστολής, Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

9 ABSTRACT In the following sections we will refer to a blowout for marine drilling, we will analyze the causes that happens a blowout, the consequences of this, how we can predict, treat it and even how we can stop it. We'll talk about the types of explosions that can occur, for equipment that must exist in a drilling rig control the drilling, prevention and treatment of a marine blowout. We will mention procedures sedation techniques blowout and mention the advantages and disadvantages of each one. Also we will mention a specific blowout happened in marine platform Deepwater Horizon in the Gulf of Mexico and explain about what were the causes that happened, what should have been made earlier and how should had been treated. SUBJECT AREA: Deep Well Drilling KEYWORDS: Oil Well, Pressure control, Blowout, killing Procedures Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

10 Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

11 Αφιερωμένο στους γονείς μας. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

12 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Για τη διεκπεραίωση της παρούσας πτυχιακής εργασίας, θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε τον Εισηγητή και Επιβλέποντα Καθηγητή κ. Ιωάννη Πιστοφίδη. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

13 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 BLOWOUT Ορισμός Blowout Αίτια Blowout Πιέσης ταμιευτήρα Formation Kick Well control Συνέπειες Blowout Τύποι εκρήξεων Εκρήξεις επιφάνειας Υποθαλάσσιες εκρήξεις Υπόγειες εκρήξεις ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ Ιδιότητες χειριστή στο BOP Συστοιχία BOP και συναφής εξοπλισμός Κλείνοντας το δακτυλοειδές κανάλι Διακοπή παροχής της διατητικής στήλης Αποακρυσμένο σύστημα ελέγχου BOP Ογκομετρική αστάθεια πηγαδιού Διαδικασιά κλεισίματος κατά τις εργασίες διάτρησης Φράγματα γεώτρησης κατά την διαδικασία διάτρησης ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΓΕΩΤΡΗΣΗΣ Μέθοδοι ελέγχου γεώτρησης Μέθοδος Wait & Weight Διαδικασία μεθόδου Wait & Weight Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

14 3.1.3 Πλεονεκτήματα & μειονεκτήματα Μέθοδος του Driller Διαδικασία της μεθόδου του Driller Πλεονεκτήματα & μειονεκτήματα Ογκομετρική μέθοδος Διαδικασία ογκομετρικής μεθόδου Λίπανση Πλεονεκτήματα & μειονεκτήματα Δυναμική ογκομετρική μέθοδος Αποσυναρμολόγηση Γενική διαδικασία αποσυναρμολόγησης Διαδικασία αποσυναρμολόγησης Αποσυναρμολόγηση μέσο του δακτυλοειδούς BOP Αποσυναρμολόγηση μέσο του BOP τύπου εμβόλου Bullheading Λόγοι για να εξετάσουμε το Bullheading Διαδικασία Bullheading Επιπλοκές Καταστολη Off-Bottom Λόγοι εξέτασης Off-Bottom καταστολής Διαδικασία Off-Bottom ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 DEEPWATER HORIZON BLOWOUT Ιστορικό Ανάληση του ατυχήματος Deepwater Horizon Τo φράγμα τσιμέντου δακτυλίου δεν απομόνωσε τους υδρογονάνθρακες 72 Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

15 4.2.2 Τα εμπόδια υποστρωμάτων δεν απομόνωσαν τους υδρογονάνθρακες Η δοκιμή αρνητικής πίεσης έγινε δεκτή, αν και δεν ειχε αποδειχθεί Η εισροή δεν αναγνωριστικε εως οτου οι υδρογονάνθρακες ήταν στο riser Η ανταπόκριση ελέγχου γεώτρησης απέτυχε να ανακτήσει τον έλεγχο του πηγαδίου Εκτροπή στο MGS οδηγήγησε σε διαφυγή αερίου πάνω στην εξέδρα Το BOP δεν σφράγισε την γεώτρηση ΠΙΝΑΚΑΣ ΟΡΟΛΟΓΙΑΣ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΙΣΕΙΣ ΕΛΛΗΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΞΕΝΟΓΛΩΣΣΩΝ ΟΡΩΝ ΣΥΝΤΜΗΣΕΙΣ ΑΡΚΤΙΚΟΛΕΞΑ ΑΚΡΩΝΥΜΙΑ ΑΚΡΩΝΥΜΙΑ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΟΥΣ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙ ΑΝΑΦΟΡΕΣ Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

16 Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

17 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 1.1: Μια παγίδα πετρελαίου. Μια ανωμαλία (η παγίδα ) σε ένα στρώμα αδιαπέραστου πετρωμάτων (η σφραγίδα ) διατηρεί την προς τα άνω ροής πετρελαίου, σχηματίζοντας μία δεξαμενή Σχήμα 2.1: Έλεγχος kick σε μια υπεράκτια εξέδρα. Γραμμές πολφού στην επιφάνεια με κόκκινο Σχήμα 2.2: Ο εξοπλισμός ελέγχου γεώτρησης εφαρμόζονται για να κλείσετε τα διατρητικά στελέχη(αριστερά) και το δακτυλιοειδές κανάλι(δεξιά) Σχήμα 2.3: Στάνταρ συστοιχία BOP σε γεώτρηση στη θάλασσα(αριστερά) και επικοινωνία με την εξέδρα(δεξιά) Σχήμα 2.4: Μηχανισμός καταστολής Σχήμα 2.5: Σφαιρικός αποτροπέας Σχήμα 2.6: Αποτροπέας σωλήνωσης Σχήμα 2.7: Επάνω μέρος της συστοιχίας του BOP(αριστερά),ο ανυψωτής και το επάνω μέρος του(δεξιά) Σχήμα 2.8: εκροές ροής του Kelly(αριστερά), το εσωτερικό του ΒΟΡ(δεξιά) Σχήμα 2.9: Υδραυλικό σύστημα έλεγχου BOP με ηλεκτρικό πίνακα ελέγχου στην πλατφόρμα Σχήμα 2.10: Μέτρησης επιφάνειας της ροή (σε σύγκριση με ροή εισόδου) και του συσσωρευμένου όγκου στη δεξαμενή Σχήμα 2.11: Ανίχνευση ''kick'' κατά την διαδικασία μανούβρας Σχήμα 2.12: Τέσσερις προαιρετικές εργασίες γεώτρησης με τους δύο φραγμούς τους. 43 Σχήμα 3.1: Εγκατάσταση τσοκ πολλαπλής εισαγωγής επιφανείας Σχήμα 3.2: Εγκατάσταση πολλαπλής εισαγωγής τσοκ βυθού Σχήμα 3.3: Καταστολή ΟΝ-BOTTOM Σχήμα 3.4: Kαταστολή Off-Bottom Σχήμα 4.1: Ζώνες υδρογονανθράκων και πιθανά μονοπάτια ροής Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

18 Σχήμα 4.2: Φραγμός υποστρωμάτων Σχήμα 4.3: Πιθανή εισχώρηση του διαχωριστήρα στην γραμμή καταστολής Σχήμα 4.4: Εισροή υδρογονανθράκων στον riser Σχήμα 4.5: Mud gas separator Σχήμα 4.6: Μια σχηματική διαμόρφωση της σωλήνας γεώτρησης μέσο του ΒΟΡ κατά την πάροδο του χρόνου Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

19 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 4.1: Καμπίνα του driller στο Deepwater Horizon Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

20 Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

21 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΩΝ Διάγραμμα 3.1: Δυναμική Ογκομετρική καταστολή Διάγραμμα 3.2: Δυναμική ογκομετρική Διάγραμμα 4.1: Τεστ Θετικής πίεσης Διάγραμμα 4.2: OLGA κατάσταση ροής σε ένα δακτυλιοειδές BOP Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

22 Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

23 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Πριν από την έλευση του εξοπλισμού ελέγχου πίεσης στις γεωτρήσεις τη δεκαετία του 1920, η ανεξέλεγκτη απελευθέρωση του πετρελαίου και του φυσικού αερίου από ένα πηγάδι κατά τη διάτρηση ήταν κοινή και γνωστή ως πετρελαιοπήγαδο ή άγρια γεώτρηση. Μια σπινθήρα κατά τη διάρκεια μιας έκρηξης μπορεί να οδηγούσε σε μια καταστροφική φωτιά πετρελαίου ή φυσικού αερίου. Παρά το πέρασμα του χρόνου και παρά την καλή διάτρηση, την παραγωγή, τον σχεδιασμό, τη διαθεσιμότητα των σύγχρονων εξοπλισμών γεώτρησης, όπως και τις μετρήσεις κατά τη γεώτρηση και τα συστήματα ανίχνευσης kick και την κατάλληλη εκπαίδευση των πληρωμάτων, εξακολουθούν να συμβαίνουν blowout στα φρεάτια των γεωτρήσεων. Οι αποτυχίες εξοπλισμού σε συνδυασμό με ασταθής γεωλογικούς παράγοντες όπως η απρόσμενη υψηλή διαμόρφωση πίεσης ή χαμένη κυκλοφορία των ζωνών, και το ανθρώπινο λάθος οδηγούν σε αυτά τα επεισόδια τα οποία έχουν μεγάλο οικονομικό κόστος για τις εταιρίες και πιθανόν να υπάρξει απώλεια ανθρώπινων ζωών. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

24 Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

25 1. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 BLOWOUT 1.1 ΟΡΙΣΜΟΣ BLOWOUT Ένα blowout ορίζεται ως μια ανεξέλεγκτη ροή των ρευστών σχηματισμού από ένα Φρεάτιο ή πηγάδι. Αντιπροσωπεύει το πιο τρομακτικό και ανεπιθύμητο φαινόμενο που θα μπορούσε να προκύψει από την γεώτρηση ή άλλες γεωτρητικές πράξεις. Blowouts λαμβάνουν χώρα σε όλο τον κόσμο κάτω από ένα ευρύ φάσμα γεωλογικών, επιχειρησιακών και γεωγραφικών συνθηκών. Κατά την διάτρηση, κατά την διαδικασία μανούβρας και κατά την εξόρυξη του πετρελαίου, ένα kick συμβαίνει κάθε φορά που η πίεση γεωτρήσεως που προκαλείται από των πολφό είναι μικρότερη από την πίεση του σχηματισμού σε μια εκτεθειμένη ζώνη ικανή να παράγει υγρά. Οι συγκεκριμένες αιτίες ενός kick, και η μη φυσιολογική πίεση η οποία είναι μια κοινή αιτία ενός kick περιγράφονται σε πολλές αναφορές. Το ποσοστό του ρευστού εισροής είναι ανάλογο προς την ικανότητα ροής της παραγωγικής ζώνης και με την απόκλιση της πίεσης μεταξύ του σχηματισμού και της γεώτρησης. Μια κατάλληλη διαδικασία ελέγχου πρέπει να γίνει για να αφαιρεθούν τα ρευστά που προκλήθηκαν από το kick και την αποφυγή πρόσθετων ρευστών σχηματισμού από το να ρέει μέσα στο πηγάδι. Δυστυχώς, οι προσπάθειες ελέγχου δεν είναι πάντα επιτυχής, και η αποτυχία ελέγχου του φρεατίου οδηγούν τυπικά σε μια έκρηξη. Από την άλλη πλευρά κατά την παραγωγική διαδικασία, ο κύριος λόγος για την απώλεια ελέγχου είναι μια βλάβη του εξοπλισμού λόγω εξωτερικών δυνάμεων (τυφώνας, καταιγίδα, πλοίο σύγκρουσης, πτώση αντικειμένου, κλπ) ελάττωμα υλικού, κόπωση, διάβρωση, οξείδωση από άμμο ή ευθραυστότητας λόγο H 2 S. 1.2 ΑΙΤΙΑ BLOWOUT Οι λόγοι που μπορεί να δημιουργηθεί ένα blowout είναι: Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

26 1.2.1 ΠΙΕΣΕΙΣ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑ Το αργό πετρέλαιο είναι ένα φυσικό, εύφλεκτο υγρό που αποτελείται από ένα πολύπλοκο μείγμα υδρογονανθράκων διαφόρων μοριακών βαρών, και άλλων οργανικών ενώσεων, που βρίσκονται σε γεωλογικούς σχηματισμούς κάτω από την επιφάνεια της Γης. Επειδή οι περισσότεροι υδρογονάνθρακες είναι ελαφρύτεροι από τους σχηματισμούς πετρωμάτων ή το νερό, συχνά μεταναστεύουν προς τα πάνω μέσω γειτονικών στρωμάτων σχηματισμών πετρωμάτων μέχρι να φθάσει στην επιφάνεια ή να παγιδευτεί μέσα σε πορώδη πετρώματα (γνωστά και ως ταμιευτήρες) από αδιαπέραστα πετρώματα από πάνω. Ωστόσο, η διαδικασία επηρεάζεται από υπόγεια ρεύματα νερού, με αποτέλεσμα το πετρέλαιο να μεταναστεύει εκατοντάδες χιλιόμετρα οριζόντια ή ακόμα και σε μικρές αποστάσεις προς τα κάτω πριν από να παγιδευτεί σε μια δεξαμενή. Όταν οι υδρογονάνθρακες είναι συγκεντρωμένοι σε έναν ταμιευτήρα, σχηματίζεται μια πετρελαιοφόρος περιοχή, από το οποίο το υγρό μπορεί να εξάγεται με γεώτρηση και να αντλείται. Οι πιέσεις στους σχηματισμούς αλλάζουν ανάλογα με το βάθος και το χαρακτηριστικά του ταμιευτήρα. Σχήμα 1.1: Μια παγίδα πετρελαίου. Μια ανωμαλία (η παγίδα ) σε ένα στρώμα αδιαπέραστου πετρωμάτων (η σφραγίδα ) διατηρεί την προς τα άνω ροής πετρελαίου, σχηματίζοντας μία δεξαμενή. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

27 1.2.2 FORMATION KICK Οι πιέσεις ρευστού γεώτρησης ελέγχονται στα σύγχρονα φρεάτια μέσω της εξισορρόπησης της υδροστατικής πίεσης που παρέχεται από τον πολφό που χρησιμοποιείται. Σε περίπτωση που η ισορροπία της πίεσης του πολφού της γεώτρησης είναι λανθασμένη τότε τα ρευστά του σχηματισμού (πετρέλαιο, φυσικό αέριο ή νερό) αρχίζουν να ρέουν μέσα στο φρεάτιο γεώτρησης και μέχρι το δακτύλιο (ο χώρος μεταξύ του εξωτερικού της σειράς των σωλήνων γεώτρησης και των τοιχωμάτων της ανοικτής οπής ή το εσωτερικό του τελευταίου casing string set), ή/και στο εσωτερικό του σωλήνα γεωτρήσεως. Αυτό ονομάζεται συνήθως kick. Αν το πηγάδι δεν έχει διακοπεί (κοινός όρος για το κλείσιμο των βαλβίδων του blowout preventer), ένα kick μπορεί γρήγορα να εξελιχθεί σε blowout, όταν τα ρευστά των σχηματισμών φτάνουν στην επιφάνεια, ειδικά όταν η εισροή περιέχει αέριο που διαστέλλεται γρήγορα καθώς ρέει μέχρι το φρεάτιο γεώτρησης, μειώνοντας την περαιτέρω αποτελεσματικότητα του βάρους του υγρού. Με άλλα λόγια, η πίεση των πώρων του σχηματισμού υπερβαίνει την πίεση του πολφού, ακόμη και σε ορισμένες περιπτώσεις, όταν το Ισοδύναμο κυκλοφορίας της Πυκνότητας(ECD) έχει επιβληθεί με τις αντλίες πολφού στην εξέδρα. Επιπλέον μηχανικά εμπόδια, όπως BOPs μπορούν να κλείσουν για να απομονώσουν τα φρεάτια, ενώ η υδροστατική ισορροπία επανακτάται μέσω της κυκλοφορίας των ρευστών στη γεώτρηση. Πρώιμα προειδοποιητικά σημάδια ενός kick είναι: Ξαφνική αλλαγή στην ταχύτητα γεώτρησης Μεταβολή στην επιφάνεια του ποσοστού του ρευστού Μεταβολή στην πίεση της αντλίας Μείωση του βάρους του σωλήνα διατρήσεως Ο αναδυόμενος πολφός εξέρχεται αναμειγμένος με φυσικό αέριο, πετρέλαιο ή νερό Αέρια σύνδεσης, υψηλές μονάδες του φυσικού αερίου στο προσκήνιο και οι μονάδες του φυσικού αερίου στον πυθμένα στη μονάδα mud logging. Το πρωτεύον μέσο ανίχνευσης ενός kick είναι μια σχετική αλλαγή στον ρυθμό κυκλοφορίας μέχρι την επιφάνεια του πολφού στης δεξαμενές. Το προσωπικό της γεώτρησης ή ο μηχανικός πολφού παρακολουθεί το επίπεδο στις δεξαμενές πολφού και Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

28 παρακολουθεί στενά το ποσοστό της απόδοσης του πολφού σε σχέση με το ποσοστό που αντλείται από το σωλήνα του τρυπανιού. Κατά την αντιμετώπιση μιας υψηλότερης πίεσης από ό, τι ασκείται από την υδροστατική πίεση του πολφού της γεώτρησης στη δεξαμενή, μια αύξηση στην απόδοση πολφού που παρατηρείτε ως εισροή ρευστού των σχηματισμών που σπρώχνει τον πολφό γεώτρησης προς την επιφάνεια με έναν υψηλότερο ρυθμό. Αντίθετα, εάν το ποσοστό των αποδόσεων είναι βραδύτερο από το αναμενόμενο, αυτό σημαίνει ότι ένα ορισμένο ποσό του πολφού χάνεται σε ένα thief zone κάπου κάτω από το τελευταίο casing shoe(πέδιλο). Αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα οδηγήσει σε ένα kick (και μπορεί ποτέ να μην συμβεί ). Ωστόσο, μια πτώση του επιπέδου του πολφού μπορεί να επιτρέψει εισροή των ρευστών σχηματισμού από άλλες ζώνες, εάν η υδροστατική κεφαλή στο βάθος μειώνεται σε λιγότερο από εκείνη της πληρωμένης στήλης με πολφό WELL CONTROL Η πρώτη αντίδραση στην ανίχνευση ενός kick θα είναι η απομόνωση του φρεατίου γεώτρησης από την επιφάνεια με την ενεργοποίηση του BOP και το κλείσιμο της γεωτρήσεις. Στη συνέχεια, το προσωπικό γεώτρησης θα επιχειρήσει να θέσει σε κυκλοφορία ένα βαρύτερο kill fluid (ρευστό καταστολής) για την αύξηση της υδροστατικής πίεσης (μερικές φορές με τη βοήθεια μιας εταιρείας ελέγχου γεώτρησης). Κατά τη διαδικασία, τα ρευστά εισροής θα κυκλοφορούν βραδέως με ελεγχόμενο τρόπο, προσέχοντας να μην επιτραπεί σε οποιοδήποτε αέριο να επιταχύνει στο φρεάτιο γεώτρησης πάρα πολύ γρήγορα με τον έλεγχο πίεσης της σωλήνωσης με ένα φραστικό μηχανισμό σε ένα προκαθορισμένο χρονοδιάγραμμα. Αυτό το αποτέλεσμα θα είναι ελαχίστης σημασίας, εάν η εισροή ρευστού είναι κυρίως αλατόνερο. Και το υγρό γεώτρησης με βάση το έλαιο μπορεί να συγκαλύπτει κατά τα πρώτα στάδια ελέγχου ένα kick επειδή το εισερχόμενο αέριο μπορεί να διαλυθεί μέσα στο λάδι υπό πίεση σε βάθος, μόνο για να βγει από το διάλυμα και να επεκταθεί γρήγορα καθώς η εισροή πλησιάζει την επιφάνεια. Όταν όλη η πρόσμειξη έχει κυκλοφορήσει έξω, οι πιέσεις της σωλήνωσης πρέπει να έχουν φθάσει το μηδέν. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

29 1.3 ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ BLOWOUT Η συνέπειες ενός blowout είναι συχνά ολέθριες και εξαιρετικά δαπανηρές. Αυτές οι συνέπειες περιλαμβάνουν: Περιβαλλοντικές ζημιές, Εξάντληση ταμιευτήρα, Απώλεια των κοιτασμάτων υδρογονανθράκων, Κίνδυνος για την ασφάλεια λόγω της ροής των επικίνδυνων (εύφλεκτα ή δυνητικά τοξικά) υγρών των σχηματισμών (φυσικό αέριο, πετρέλαιο, νερό με αλάτι και/ή υδρόθειο), Απώλεια εξοπλισμού και υλικών, Ρήξης ελέγχου κόστους, Απώλεια αξιοπιστίας του χειριστή και του προσωπικού, Απώλεια ανθρώπινων ζωών ή τραυματισμούς. 1.4 ΤΥΠΟΙ ΕΚΡΗΞΕΩΝ Blowouts γεωτρήσεων μπορούν να συμβούν κατά τη διάρκεια της φάσης διάτρησης, κατά τη διάρκεια της δοκιμής του πηγαδιού, κατά την παραγωγή, ή κατά τη διάρκεια της δραστηριότητας της μανούβρας ΕΚΡΗΞΕΙΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ Τα blowout μπορούν να εκτινάξουν το γεωτρύπανο από το πηγάδι, και η δύναμη της διαφυγής ρευστού μπορεί να είναι αρκετά ισχυρή ώστε να καταστρέψει την εξέδρα γεώτρησης. Εκτός από το αργό πετρέλαιο, η έκρηξη ενός πηγαδιού μπορεί να περιλαμβάνει άμμο, λάσπη, πέτρες, ρευστό γεώτρησης, φυσικό αέριο, νερό, και άλλες ουσίες. Τα blowouts συχνά να αναφλέγονται από μία πηγή ανάφλεξης, από σπινθήρες, από τους βράχους που εκτινάσσονται, ή απλά από τη θερμότητα που παράγεται από την τριβή. Μια εταιρεία ελέγχου του πηγαδιού, θα πρέπει στη συνέχεια να σβήσει τη φωτιά ή το καπάκι της γεώτρησης, και να αντικαταστήσει την κεφάλι του περιβλήματος. Η ροή του φυσικού αερίου μπορεί να περιέχει δηλητηριώδες υδρόθειο. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

30 Μερικές φορές, το blowout μπορεί να είναι τόσο ισχυρό ώστε να μην μπορεί άμεσα να τεθεί υπό έλεγχο στην επιφάνεια, ιδιαίτερα αν υπάρχει τόσο πολλή ενέργεια στο ρέον στρώμα που δεν καταστρέφετε σημαντικά κατά τη διάρκεια της εκκένωσης. Σε τέτοιες περιπτώσεις, άλλα φρεάτια (που ονομάζεται ανακουφιστικά φρεάτια) μπορούν να είναι διάτρητα ώστε να τέμνουν τη γεώτρηση, προκειμένου να επιτραπεί το kill-fluid να εισαχθεί σε βάθος. Κατά την πρώτη διάτρηση το 1930 ανακουφιστικά φρεάτια διατρήθηκαν ώστε να εγχύνουν νερό στην κύρια γεώτρηση. Σε αντίθεση με ότι θα μπορούσε να συναχθεί από τον όρο, τέτοια πηγάδια γενικά δεν χρησιμοποιούνται για να συμβάλουν στην ανακούφιση πίεσης χρησιμοποιώντας πολλαπλά σημεία εξόδου από τη ζώνη εκκένωσης ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΕΣ ΕΚΡΗΞΕΙΣ Υποθαλάσσια πηγάδια έχουν την κεφαλή του φρεατίου και τον εξοπλισμό πίεσης ελέγχου στο βυθό της θάλασσας. Τα βάθη ποικίλλουν από 10 πόδια (3,0 m) έως πόδια (2.400 μ.). Είναι πολύ δύσκολο να αντιμετωπίσεις μια έκρηξη σε πολύ βαθιά νερά, λόγω του απομακρυσμένου χαρακτήρα και την περιορισμένη εμπειρία σε αυτό το είδος. Η έκρηξη στην εξέδρα Deepwater Horizon στον Κόλπο του Μεξικού τον Απρίλιο του 2010, έγινε σε βάθος πόδια (1.500 μ.), είναι η βαθύτερη υποθαλάσσια έκρηξη μέχρι σήμερα ΥΠΟΓΕΙΕΣ ΕΚΡΗΞΕΙΣ Μια υπόγεια έκρηξη είναι μια ειδική κατάσταση όπου τα υγρά από ζώνες υψηλής πίεσης ρέουν ανεξέλεγκτα σε χαμηλότερες ζώνες πίεσης εντός του φρεατίου. Συνήθως αυτό είναι από βαθύτερες υψηλής πίεσης ζώνες σε μικρού βάθους σχηματισμούς χαμηλότερης πίεσης. Μπορεί να μην υπάρχει διαφυγή της ροής του ρευστού στο φρεάτιο. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

31 2. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ 2.1 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΧΕΙΡΙΣΤΗ ΣΤΟ BOP Τα Blowout-preventer (BOP) και ο συμπληρωματικός εξοπλισμός δίνουν στον χειριστή τη δυνατότητα να: 1. Κλείσει την τρύπα της γεώτρησης όταν ρευστά υψηλής πίεσης εισέλθουν στους σχηματισμούς. Για τις χερσαίες γεωτρήσεις το κλείσιμο γίνεται ακριβώς κάτω από την τράπεζα περιστροφής του τρυπανιού, για ανοικτής θάλασσας γεωτρήσεις (από ένα πλωτήρα) το κλείσιμο πραγματοποιείται στο πυθμένα της θάλασσας. 2. Ελέγχει την απελευθέρωση της υψηλής πιέσεως πορώδους ρευστών. 3. Αντλεί σταθμισμένο πολφό κάτω από υψηλή πίεση μέσα στο φρεάτιο για την αποκατάσταση της ισορροπημένης κατάστασης πίεσης. 4. Μετακινεί τα διατρητικά στελέχη του τρυπανιού μέσω του BOP, ενώ το πηγάδι βρίσκεται υπό πίεση. 5. Αποσυνδέει, διακόπτει και αφήνει τα διατρητικά στελέχη του τρυπανιού μέσα στο κλειστό πηγάδι εάν είναι απαραίτητο. Το σχήμα 2.1 δείχνει μια εικόνα του Blowout preventer (BOP) και συναφούς εξοπλισμού σε ένα πλωτό γεωτρύπανο, μαζί με τo σύστημα κυκλοφορίας του πολφού. Σε γεωτρήσεις ανοικτής θάλασσας σε ρηχά ή μέτρια βάθη, τα διατρητικά στελέχη γεώτρησης και τα εξαρτήματα γεώτρησης οδηγούνται στη θέση γεωτρήσεις κατά μήκος κατευθυντήριων γραμμών που εκτείνονται από τον κατευθυντήριο οδηγό, που είχε προηγουμένως τοποθετηθεί στον πυθμένα του ωκεανού. Η συστοιχία του BOP συνδέεται με το κατευθυντήριο του οδηγό. Σε καταστάσεις που η γεώτρηση μας βρίσκονται σε βαθιά θάλασσα, η χρήση των κατευθυντήριων γραμμών είναι ανέφικτη. Μη κατευθυντήρια γραμμή γεώτρησης με σύστημα βίντεο επιτρέπει τον ακριβή εντοπισμό και την επανείσοδο της στην τρύπας. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

32 Σχήμα 2.1: Έλεγχος kick σε μια υπεράκτια εξέδρα. Γραμμές πολφού στην επιφάνεια με κόκκινο. 2.2 ΣΥΣΤΟΙΧΙΑ BOP ΚΑΙ ΣΥΝΑΦΗΣ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ Το σχήμα 2.2 παρέχει μια επισκόπηση του εξοπλισμού έλεγχου της γεώτρησης. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

33 Σχήμα 2.2: Ο εξοπλισμός ελέγχου γεώτρησης εφαρμόζονται για να κλείσετε τα διατρητικά στελέχη(αριστερά) και το δακτυλιοειδές κανάλι(δεξιά) ΚΛΕΙΝΟΝΤΑΣ ΤΟ ΔΑΚΤΥΛΙΟΕΙΔΕΣ ΚΑΝΑΛΙ Το σχήμα 2.3 παρουσιάζει μια συστοιχία του BOP που έρχεται σε επικοινωνία με την πλωτή εξέδρα. Ο ισχυρότερος εξοπλισμός ΒΟP έχει αξιολογηθεί ότι αντέχει μέχρι psi υπό πίεση. Τέσσερις αποτροπείς τύπου εμβόλου και δύο αποτροπείς τύπου δακτυλιοειδής δίνουν στο χειριστή πλήρης ικανότητα ώστε να πληρούν τις απαιτήσεις ενός συστήματος αποτροπής. Όταν οι βαλβίδες ασφαλείας αποτυχίας (ΑΑ) της γραμμής εξόδου που βρίσκεται ο στραγγαλιστής είναι σε ανοικτή θέση, τότε ο έλεγχος πίεσης γίνεται από τον πολλαπλό στραγγαλιστή που βρίσκεται στην επιφάνεια. Έμβολα διάτμησης μπορούν, σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης να χρησιμοποιηθούν για την κοπή σε μια σωλήνα γεώτρησης, να παραμορφώσει και να το κρατήσει, εμποδίζοντας να πέσει μέσα στην τρύπα και να σφραγίσει το πηγάδι, με την ίδια λειτουργία. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

34 Σχήμα 2.3: Στάνταρ συστοιχία BOP σε γεώτρηση στη θάλασσα(αριστερά) και επικοινωνία με την εξέδρα(δεξιά) Οι αποτροπείς εκρήξεων έχουν πλαϊνές υποδοχές για τσοκ και γραμμές διακοπής, άλλα οι περισσότεροι χείριστες προτιμούν να συνδέουν αυτές τις γραμμές με ατράκτους διάτρησης. Το πλεονέκτημα της ενσωμάτωσης της πλευρικής διάθεσης απευθείας πάνω στον αποτροπέα έκρηξης είναι ότι ολόκληρη η συστοιχία του BOP γίνεται μικρότερη. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

35 Σχήμα 2.4: Μηχανισμός καταστολής Το σχήμα 2.4 δείχνει έναν αποτροπέα τύπου δακτυλιοειδή (συνήθως καλείται σφαιρικός ή "υδραυλικός" ή τύπος σάκου). Αυτός εγκαθίστανται στην κορυφή της συστοιχίας του BOP, πάνω από τον αποτροπέα τύπου εμβόλου. Συνήθως οι αποτροπείς σφαιρικού τύπου είναι οι πρώτοι που κλείνουν όταν το πηγάδι βίωση ένα kick. Οι σφαιρικοί αποτροπείς ελαστομερούς συσκευασίας γρήγορα σφραγίζουν το φρεάτιο γεώτρησης, ανεξάρτητα από το τι γίνεται στην εξωτερική πλευρά του γεωτρύπανου ( αυτό μπορεί να γίνει από τα κολάρα γεωτρήσεως ή από τις αρθρώσεις εργαλείων) όταν η υδραυλική πίεση εφαρμόζεται στο έμβολο οδήγησης. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

36 Σφαιρικοί αποτροπείς μπορούν επίσης να κλείσουν μια ανοιχτή τρύπα φρεατίου, διακόπτοντας εντελώς την λειτουργία της γεώτρησης. Με το ατσάλι και το ελαστικό στοιχείο πληρώσεως,μπορεί αποτελεσματικά να γεμίσει το δακτυλιοειδές διάστημα ή το πηγάδι εάν η σωλήνωση διάτρησης είναι έξω από την οπή. Ωστόσο, η πρακτική αυτή θα πρέπει να εφαρμόζεται μόνο σε περιπτώσεις έκτακτης ανάγκης, επειδή η ζωή ενός στοιχείου συσκευασίας θα μειωθεί σημαντικά εξαιτίας της παρούσας δράσης. Επιπλέον, το σφαιρικό BOP επιτρέπει τη σωλήνωση να περιστρέφεται και ολόκληρο το γεωτρύπανο να αποσυναρμολογηθεί μέσα ή έξω από το πηγάδι, διατηρώντας μια θετική σφράγιση στο σωλήνα διάτρησης ανά πάσα στιγμή. Ο ρυθμιστής πίεσης του υδραυλικού λαδιού διατηρεί μια σταθερή υδραυλική δύναμη από τον συσκευαστή για το γεωτρύπανο, ανεξάρτητα από το αν ο σωλήνας γεώτρησης ή οι αρθρώσεις εργαλείων αποσυναρμολογούνται μέσω του αποτροπέα. Σχήμα 2.5: Σφαιρικός αποτροπέας Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

37 Σχήμα 2.6: Αποτροπέας σωλήνωσης Στην κορυφή του άνω συνδετήρα, ο ανυψωτής συνδέεται με τη σφαιρική άρθρωση. Η άνω σύνδεση επιτρέπει μια γρήγορη αποσύνδεση σε κατάσταση έκτακτης ανάγκης. Η υποδοχή στη βάσει ενώνει τη συστοιχία του BOP με το φρεάτιο. Η γραμμή διακοπής και το τσοκ ενσωματώνονται στον ανυψωτή. Σχήμα 2.7: Επάνω μέρος της συστοιχίας του BOP(αριστερά),ο ανυψωτής και το επάνω μέρος του(δεξιά) Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

38 2.2.2 ΔΙΑΚΟΠΗ ΠΑΡΟΧΗΣ ΤΗΣ ΔΙΑΤΡΗΤΙΚΗΣ ΣΤΗΛΗΣ Η παροχή του γεωτρύπανου μπορεί να κλείσει με τρεις τρόπους: από τη εκροές ροής του Kelly, που βρίσκονται και πάνω και κάτω, μέσα από τον αποτροπέα, μέσω της αντλίας πολφού Οι εκροές ροής του Kelly είναι μια σφαιρική βαλβίδα εγκατεστημένη μέσα και/ή απάνω από το Kelly για να εξασφαλίσει την εύκολη πρόσβαση. Οι εκροές ροής του Kelly είναι σχεδιασμένες για να αντέχουν την ίδια πίεση με αυτή της γεώτρησης όπως τα άλλα BOP εξαρτήματα. Το εσωτερικό ενός BOP είναι μια φτερωτή βαλβίδα, που φυλάσσεται σε κλειστή θέση με αδύναμο ελατήριο από χάλυβα. Μια καθοδική ροή πολφού θα την ανοίξει και μια ανοδική θα την κλείσει αμέσως(πλωτή βαλβίδα). Είναι το δύσκολο καθήκον του χειριστή να αποφασίσει εάν η μονόδρομη βαλβίδα πλωτήρα θα πρέπει να εγκατασταθεί με το γεωτρύπανο ή όχι. Το μειονέκτημα τοποθέτησης μιας βαλβίδας πλωτήρα είναι ότι είναι πιο δύσκολο να βρεις το σωστό όριο οριστικής διακοπής λειτουργίας του σωλήνα στην άσκηση πίεσης κατά την περίπτωση ενός kick, δεν είναι δυνατή η αντίστροφη κυκλοφορία του πηγαδιού και θα έχει ως αποτέλεσμα τη μεγαλύτερη διακύμανση πίεσης όταν θα διεγείρεται μέσα στη γεώτρηση. Μερικοί χειριστές χρησιμοποιούν μια βαλβίδα με πλωτήρα που έχει 2 χιλιοστά άνοιγμα στο δίσκο έτσι ώστε να αντιμετωπισθεί το πρώτο μειονέκτημα που αναφέρθηκε. Ωστόσο, τα πλεονεκτήματα της βαλβίδας με πλωτήρα είναι πολλά. Τα kicks δεν θα εισέρχονται στους σωλήνες γεωτρήσεως κατά τη διέγερση ή όταν η σωλήνωση διάτρησης είναι ανοιχτή στην επιφάνεια. Ο καλό έλεγχο του όγκου επιτυγχάνεται όταν έχουμε διέγερση μέσα στη γεώτρηση. Η αντίστροφη ροή αποφεύγεται στη σύνδεση. Η αντλία πολφού όταν απενεργοποιηθεί, μπορεί να αντέξει τουλάχιστον τη μέγιστη ονομαστική πίεση του εμβόλου σε χρήση. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

39 Σχήμα 2.8: εκροές ροής του Kelly(αριστερά), το εσωτερικό του ΒΟΡ(δεξιά) Σχήμα 2.9: Υδραυλικό σύστημα έλεγχου BOP με ηλεκτρικό πίνακα ελέγχου στην πλατφόρμα Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

40 2.3 ΑΠΟΜΑΚΡΥΣΜΕΝΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΛΕΓΧΟΥ BOP Παλίοτερα τα BOP επιφάνειας χρησιμοποιούνταν με χειροκίνητη λειτουργία. Την σήμερον εποχή λειτουργούν υδραυλικά/ηλεκτρικά μέσω ενός απομακρυσμένου συστήματος ελέγχου(βλέπουμε σχήμα 2.8). Δύο λοβοί ελέγχου περιλαμβάνουν τις βαλβίδες που κατευθύνουν το υδραυλικό υγρό στα διάφορα στοιχεία της σωρού του BOP. Υδραυλικό υγρό τροφοδοτεί το λοβό μέσω από δέσμες σωλήνών ελέγχου που εκτείνονται πίσω στην ανέμες στην εξέδρα και τέλος στους συσσωρευτές. 2.4 ΟΓΚΟΜΕΤΡΙΚΗ ΑΣΤΑΘΕΙΑ ΠΗΓΑΔΙΟΥ Κάθε φορά που η διαδικασία διανοίγματος πίεσης γίνεται μεγαλύτερη από την πίεση πηγαδιού (και ο σχηματισμός είναι διαπερατός) θα έχουμε εισροή υγρού από τους σχηματισμούς και έτσι θα έχουμε την δημιουργία ενός "kick". Δυο διαφορετικά όργανα, ο μετρητής επιστροφής παροχής και το φρεάτιο ελέγχου της στάθμης στις δεξαμενές του ενεργού πολφού μπορούν να ανιχνεύσουν τα "kicks" κατά την κανονική λειτουργία διάτρησης. Κατά την λειτουργία της μανούβρας, η μεταβολή της στάθμης του πολφού στην επιφάνεια ελέγχεται από την δεξαμενή μανούβρας. Σχήμα 2.10: Μέτρησης επιφάνειας της ροή (σε σύγκριση με ροή εισόδου) και του συσσωρευμένου όγκου στη δεξαμενή Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

41 Σχήμα 2.11: Ανίχνευση ''kick'' κατά την διαδικασία μανούβρας 2.5 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΚΛΕΙΣΙΜΑΤΟΣ ΚΑΤΑ ΤΙΣ ΕΡΓΑΣΙΕΣ ΔΙΑΤΡΗΣΗΣ Για την διαδικασία κλεισίματος είναι βολικό να συμβουλευτούμε το σχήμα 2.1 οπού φαίνονται τα πιο πολλά αντικείμενα. Η στάνταρ διαδικασία για να κλείσει μια γεώτρηση σε μια πλωτή εξέδρα κατά τη διαδικασία διάτρησης είναι: 1. Ο συναγερμός ότι ανιχνευτικέ kick ενεργοποιείται 2. Υψώνουμε το γεωτρύπανο τουλάχιστον 5 μέτρα. Αυτό θα εμποδίσει το (από τα κομμάτια του σχηματισμού και από τα πρόσθετα υλικά βάρους) μπλοκάρισμα των ακροφυσίων του κοπτικού άκρου κατά την καταστολή 3. Διακοπή της λειτουργίας της αντλίας και έλεγχος της ροής. Πρόκειται για ένα πραγματικό kick ή είναι λανθασμένος συναγερμός; 4. Πρώτη προτεραιότητα- κλείσιμο στοιχείων: Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

42 a. Κλείσιμο ανώτερου δακτυλιοειδούς πρώτα b. Κλείσιμο γεωτρύπανου αν δεν έχει ήδη κλείσει c. Άνοιγμα εσωτερικής και εξωτερικής βαλβίδας ασφαλείας και κλείσιμο σιγά σιγά του ρυθμιζόμενου τσοκ μεταβαίνοντας σε τσοκ πολλαπλής διάταξης d. Παρατηρούμε την μέγιστη επιτρεπόμενη πίεση στον δακτύλιο επιφανείας 5. Κλείσιμο τον υπολοίπων βαλβίδων στο BOP και αφήνοντας τα υπόλοιπα γεωτρητικά στελέχη κρεμασμένα σε ένα εργαλείο άρθρωσης στο BOP a. Ελέγχουμε την θέση του εργαλείου άρθρωσης που βρίσκεται πλησιέστερα στο σωλήνα προστασίας, να έχει κλείσει b. Ρυθμίζουμε την θέση του εργαλείου άρθρωσης με την ανύψωση των γεωτρητικών στελεχών c. Κλείσιμο σωλήνα από τον μηχανισμό καταστολής τύπου εμβόλου d. Χαμηλώνουμε τα γεωτρητικά στελέχη προσεκτικά ξεκρεμώντας τα από το εργαλείο άρθρωσης και τοποθετώντας τα στον κοντινότερο σωλήνα προστασίας 2.6 ΦΡΑΓΜΑΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΗΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΔΙΑΤΡΗΣΗΣ Κατά τις εργασίες διάτρησης οι ρυθμιστικές αρχές σε όλο τον κόσμο απαιτούν δύο ανεξάρτητες εμπόδια κατά την εισροή υγρών στους σχηματισμούς. Η διάνοιξη την γεώτρησης μπορεί να διεξαχθεί με ρευστό στήλης ως το μονό φράγμα γεώτρησης. Πιθανά αέρια δεν θα πρέπει να διεισδύσουν σε ρηχές ζώνες πριν από την γεώτρηση, έξω από την επιφάνεια επένδυσης. Σε όλες τις δραστηριότητες οι ακόλουθοι φραγμοί είναι κοινή: Φραγμός γεώτρησης ένα: Ρευστό στήλης Φραγμός γεώτρησης δύο: 1. Μηχανισμός καταστολής 2. Κεφαλή φρεατίου 3. Επένδυση 4. Τσιμέντο επένδυσης Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

43 Πρόσθετα στοιχεία που ανήκουν στο φραγμό γεώτρησης δύο παρατίθενται στο παρακάτω σχήμα. Σχήμα 2.12: Τέσσερις προαιρετικές εργασίες γεώτρησης με τους δύο φραγμούς τους Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

44 3. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΓΕΩΤΡΗΣΗΣ 3.1 ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΛΕΓΧΟΥ ΓΕΩΤΡΗΣΗ Μόλις ένα πηγάδι τεθεί εκτός, η εισροή θα πρέπει να αφαιρεθεί από το πηγάδι με ελεγχόμενο τρόπο και χωρίς να επιτρέπει την περαιτέρω είσοδο των ρευστών των σχηματισμών μέσα στο φρεάτιο γεώτρησης. Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για τον έλεγχο μιας εισροής, μερικές με κυκλοφορία και μερικά χωρίς. Υπάρχουν τρεις βασικές μέθοδοι, οι οποίες αποσκοπούν στη διατήρηση της πίεσης στην τρύπα, ώστε να είναι σταθερή και ίση ή ελαφρώς μεγαλύτερη από την πίεση σχηματισμών. Η αναμονή και η μέθοδος βάρους. Μέθοδος του Driller. Η ογκομετρική μέθοδο (απαιτείται μόνο σε ειδικές περιπτώσεις). Σημείωση: Αν υποθέσουμε ότι οι συνθήκες είναι ασφαλές, γίνετε απομακρυσμένη παρακολούθηση και ελέγχεται ο εξοπλισμός κατά τη διάρκεια εργασιών καταστολής της γεώτρησης. Για τους υποθαλάσσιους σωρούς, αυτό περιλαμβάνει τη δρομολόγηση της υποθαλάσσιας κάμερας ή επανδρωμένου robot για την παρατήρηση βλαβών ΜΕΘΟΔΟΣ WAIT & WEIGHT Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει μία κυκλοφορία και είναι η προτιμώμενη Trip Safety Factor μέθοδος για πρότυπα πηγάδια. Ο πολφός καταστολής παρασκευάζεται και αντλείται από την επιφάνεια στο κοπτικό άκρο, ενώ ακολουθεί ο υπολογισμός της πτώση πίεσης από το χρονοδιάγραμμα των σωληνώσεων. Μόλις o πολφός καταστολής Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

45 εισέρχεται στο δακτύλιο, διατηρείται μια σταθερή πίεση μέχρι o πολφός καταστολής να φτάσει στην επιφάνεια ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΘΟΔΟΥ WAIT & WEIGHT Η ακόλουθη διαδικασία πρέπει να ακολουθηθεί: 1. Μόλις το kill sheet (δελτίο καταστολής) έχει ολοκληρωθεί και το βάρος της λάσπης έχει τεθεί στην επιθυμητή τιμή, ετοιμάζονται να κυκλοφορήσουν μέσω της γραμμής του τσοκ. 2. Ανοίγουμε τη βαλβίδα πολλαπλής εισαγωγής έναντι της γραμμής του τσοκ (ή προς τα κάτω, αν ισχύει) μηδενικού χτυπήματος, τη διασφάλιση της καλής επικοινωνίας μεταξύ της γραμμής του τσοκ, της αντλίας πολφού και του προσωπικού στο δωμάτιο άντλησης. Σχήμα 3.1: Εγκατάσταση τσοκ πολλαπλής εισαγωγής επιφανείας Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

46 3. Φέρουμε την αντλία σε ταχύτητα καταστολής κρατώντας την πίεση της σωλήνωσης σταθερή. Για υποθαλάσσιες εργασίες ελέγχου γεώτρησης, μειώνετε η πίεση της σωλήνωσης κατά ένα ποσό ίσο με τη γραμμή του τσοκ της απώλειας τριβών(clfl). 4. Η πραγματική SCRP, και ως εκ τούτου η διορθωμένη τελική πίεση που κυκλοφορεί,fcp, μπορεί να προσδιοριστεί από την αρχική πίεση που κυκλοφορεί ως ακολούθως: Πραγματική SCRP = Πραγματική αρχική πίεση κυκλοφορίας SIDPP FCP = Πραγματική SCRP x (KMW OMW) Το χρονοδιάγραμμα της πίεση της σωλήνωσης πρέπει να διορθωθεί για να ληφθεί υπόψη της προσαρμοσμένης πιέσεις κυκλοφορίας. Αν η πραγματική πίεση κυκλοφορίας διαφέρει σημαντικά από το υπολογιζόμενο ICP, σταματάμε την αντλία, κλείνουμε το πηγάδι, και διερευνούμε τους λόγους. Βεβαιωνόμαστε ότι δεν υπάρχει εγκλωβισμένη πίεση 5. Από τη στιγμή της άντλησης της σταθμισμένης λάσπης ξεκινά, μέχρι το τέλος της διαδικασίας της καταστολής της γεώτρησης, η συνεχής BHP πρέπει να διατηρηθεί. 6. Όταν ο πολφός καταστολής εισέρχεται στο δακτύλιο, ο χειριστής του τσοκ κρατάει την πίεση της σωλήνωσης σταθερή μέχρι ως ότου ο πολφός καταστολής επιστρέψει στην επιφάνεια. 7. Κάθε φορά που η κυκλοφορία διακόπτεται και η γεώτρηση ακινητοποιείται κατά τη διάρκεια λειτουργίας καταστολής, θα είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι δεν υπάρχει πίεση που έχει δυναμικά παγιδευτεί και ότι η BHP είναι ίση με την πίεση του σχηματισμού πριν από την επανέναρξη της λειτουργίας καταστολής. 8. Μόλις ο μη μολυσμένος πολφός καταστολής επιστρέψει στην επιφάνεια, σταματάμε τη γεώτρηση και παρακολουθούμε τους ελεγκτές σωλήνωσης και τη σωλήνωση πιέσης. Εάν κάποια πίεση βρεθεί, ο λόγος για αυτό θα πρέπει να διερευνηθεί. Αν δεν υπάρχει πίεση που μετριέται, το πηγάδι θα ελεγχθεί μέσω του τσοκ πριν από το άνοιγμα του ΒΟΡ. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

47 9. Στις πλωτές εξέδρες, ο ανυψωτής θα πρέπει να μετατοπίζεται προς το βάρος πολφού καταστολής καθώς και κάθε φυσικό αέριο που παγιδεύεται στο BOP να αφαιρείται πριν το άνοιγμα του BOP. 10. Για την διευκόλυνση της αναγνώρισης της αιτίας των πιθανών προβλημάτων, είναι σημαντικό να διατηρηθεί μια ακριβή καταγραφή των πιέσεων,των χρόνων, των ποσοτήτων, κλπ σε μια αναφορά για τον έλεγχο καταστολής της γεώτρησης. Κανονικά θα πρέπει να ανατεθεί αυτό το έργο στον Driller ή στον βοηθό του. Σχήμα 3.2: Εγκατάσταση πολλαπλής εισαγωγής τσοκ βυθού ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ & ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Τα πλεονεκτήματα που περιλαμβάνουν: Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτό θα δημιουργήσει τη χαμηλότερη πίεση στο σχηματισμός κοντά στον πυθμένα της σωληνώσεως. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

48 Με ένα μεγάλο ανοιχτό τμήμα, είναι το λιγότερη πιθανή η μέθοδος για την πρόκληση χαμένης κυκλοφορίας. Αυτή η διαφορά είναι πιο σημαντική, αν η εισροή περιέχει φυσικό αέριο και είναι ένα υψηλής έντασης (μεγάλες πλαίσιο ισορροπίας) kick. Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτό θα δημιουργούσε τη χαμηλότερη πίεση στην τσιμέντοση και στον εξοπλισμό επιφανείας. Απαιτεί μια λιγότερη κυκλοφορία από τη Μέθοδο του Driller. Λιγότερο χρόνο κυκλοφορίας μέσω του τσοκ και λιγότερο χρόνο για τον εξοπλισμό να εκτεθεί σε υπερβολική πίεσης. Τα μειονεκτήματα που περιλαμβάνουν: Απαιτεί μεγαλύτερο χρόνο αναμονής πριν από την κυκλοφορία της εισροής από το πηγάδι. Στην περίπτωση όπου σημαντική ποσότητα της οπή διανοιχτεί πριν αντιμετωπίσουμε τη ζώνη του kick, τα θρύμματα από τους σχηματισμούς μπορούν να προσκολλήσουν έξω και να φρακάρουν των δακτύλιο. Η μετανάστευση φυσικού αερίου μπορεί να αποτελέσει πρόβλημα, ενώ το βάρος πολφού πάει να αυξηθεί. Επαρκής παράγοντας στάθμισης είναι απαραίτητο για να αυξηθεί το βάρος του πολφού μπορεί να μην υπάρχει στις εγκαταστάσεις. Σε αυτή την περίπτωση μπορεί να είναι επιθυμητό να κυκλοφορεί η εισροή από το φρεάτιο γεώτρησης και στη συνέχεια να γίνεται η καταστολή του πηγαδιού, όταν τα υλικά βάρους φτάσουν. 3.2 ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΟΥ DRILLER ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΤΟΥ DRILLER Αυτή η μέθοδος απαιτεί δύο κυκλοφορίες κατά την πρώτη κυκλοφορία, η πίεση στο σωλήνα διάτρησης διατηρείται σε μία σταθερή τιμή έως ότου η εισροή κυκλοφορήσει μέσα από το πηγάδι. Κατά τη δεύτερη κυκλοφορία, το βάρος πολφού καταστολής Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

49 αντλείται στο κοπτικό άκρο ενώ ακολουθείται από μια προγραμματισμένη πίεση στις σωληνώσεις. Αν όλη η εισροή κυκλοφορήσει επιτυχώς από το φρεάτιο στην πρώτη κυκλοφορία, τότε κατά τη δεύτερη κυκλοφορία, η πίεσης του περιβλήματος πρέπει να παραμένει σταθερή καθώς η πίεση σωλήνωσης μειώνεται από ICP σε FCP. Όταν ο πολφός καταστολής μπει στο δακτύλιο, τότε η FCP παραμένει σταθερή μέχρι ο πολφός καταστολής να φτάσει την επιφάνεια. Πρώτη κυκλοφορία 1. Μόλις οι πιέσεις έχουν σταθεροποιηθεί, η αντλία ανατρέφεται για να καταστείλει τον ρυθμό ταχύτητας, ενώ κρατάει την πίεση του περιβλήματος σταθερή (λιγότερο CLFL για τα υποθαλάσσια ΒΟΡ). 2. Εάν η παρατηρούμενη πίεση είναι μεγαλύτερη ή μικρότερη από την αναμενόμενη πίεση άντλησης, μετέπειτα υπολογισμοί θα βασίζονται σε αυτήν την νέα τιμή της ICP. 3. Όταν ο ρυθμός ταχύτητας καταστολής έχει οριστεί, ο χειρίστης του τσοκ μεταβαίνει στον μετρητή σωλήνωσης και κρατάει την πίεση σταθερή ως ότου η εισροή απομακρυνθεί από το πηγάδι. 4. Κλείσιμο του φρεάτιο και καταγραφή SIDPP και SICP πριν από την έναρξη της δεύτερης κυκλοφορίας (θα πρέπει να είναι περίπου ίση). 5. Το ενεργό σύστημα πολφού θα πρέπει να σταθμίζεται στο κατάλληλο βάρος λάσπη καταστολής και να μπαίνει σε σειρά στην επιλεγμένη αντλία λάσπης. Ετοιμάζουμε ένα πρόγραμμα πίεση των σωληνώσεων, όπως γίνεται και με τη μέθοδο Wait and Weight. Δεύτερη κυκλοφορία 6. Η αντλία ανατρέφεται για να καταστείλει τον ρυθμό ταχύτητας, ενώ κρατάει την πίεση του περιβλήματος σταθερή (λιγότερο CLFL για τα υποθαλάσσια ΒΟΡ). 7. Όταν ο ρυθμός ταχύτητας καταστολής έχει οριστεί, μεταβαίνουμε στον μετρητή σωλήνωσης και ακολουθούμε το πρόγραμμα πίεσης της σωλήνωσης μέχρι ο πολφός καταστολής να φτάσει στο κοπτικό άκρο. 8. Σε αυτό το σημείο συγκρατούμε την πίεση της σωλήνωσης (FCP) σταθερή μέχρι ο πολφός καταστολής να επιστρέψει στην επιφάνεια. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

50 9. Μόλις καθαρός πολφός καταστολής παρατηρηθεί στην επιφάνεια, διακόπτουμε την γεώτρηση και παρακολουθούμε την πίεση της σωλήνωσης καθώς και του περιβλήματος. 10. Εάν βρεθεί κάποια πίεση, ο λόγος για αυτό θα πρέπει να διερευνηθεί και πρόσθετα μέτρα θα πρέπει να ληφθούν 11. Εάν δεν βρεθεί πίεση θα ελέγξουμε τη ροή του πηγαδιού μέσω του τσοκ πριν ανοίξουμε το ΒOP. 12. Στις πλωτές εξέδρες, o ανυψωτής θα πρέπει να μετατοπίζει το βάρος του πολφού καταστολής καθώς και κάθε φυσικό αέριο που έχει παγιδευτεί στο ΒΟP και θα πρέπει να απομακρυνθεί πριν ανοίξουμε το BOP. 13. Για την διευκόλυνση της αναγνώρισης της αιτίας των πιθανών προβλημάτων, είναι σημαντικό να διατηρηθεί μια ακριβή καταγραφή των πιέσεων,των χρόνων, των ποσοτήτων, κλπ σε μια αναφορά για τον έλεγχο γεώτρησης. Κανονικά, θα πρέπει να ανατεθεί αυτό το έργο στον Driller ή στον βοηθό του ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ & ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Τα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν: Μπορεί να ξεκινήσει η κυκλοφορία αμέσως εάν πληρούνται όλες οι συνθήκες για την τρύπα της γεώτρησης. Είμαστε σε θέση να αφαιρέσουμε τους υδρογονάνθρακες από τη γεώτρηση, ακόμη και αν έχουμε περιορισμένο διαθέσιμο βαρίτη στην τοποθεσία. Λιγότερες πιθανότητες της μετανάστευσης αερίου. Το χρονοδιάγραμμα πίεσης σωληνώσεως δεν είναι απολύτως απαραίτητο, αν όλη η εισροή απομακρύνθηκε από το πηγάδι στην πρώτη κυκλοφορία και καμία πρόσθετη εισροή ελήφθη. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

51 Μειονεκτήματα περιλαμβάνουν: Υψηλότερες πιέσεις επιφάνειας για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, υψηλότερη πίεση στον πάτο της γεώτρησης. Μία κυκλοφορία παραπάνω απαιτείται από ότι στην μέθοδο "Wait and Weight". Περισσότερος χρόνος κυκλοφορίας μέσω τον τσοκ. 3.3 ΟΓΚΟΜΕΤΡΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ Αν ένα kick αεριού δεν μπορεί να κυκλοφορήσει από τη γεώτρηση, μπορεί να έχουμε μετανάστευση φυσικού αερίου και ως αποτέλεσμα υψηλή πίεση στην επιφάνεια, στον πάτο του περιβλήματος και στον πάτο της γεώτρησης. Για να ελαχιστοποιηθεί αυτό, θα είναι αναγκαίο να επιτραπεί η εισροή και να επεκταθεί με ελεγχόμενο τρόπο, καθώς αυτό θα μεταναστεύει στο φρεάτιο γεώτρησης προς τα επάνω. Η ογκομετρική μέθοδο διατηρεί το BHP λίγο πάνω από την πίεση του σχηματισμού. Αυτή η τεχνική μπορεί να χρησιμοποιηθεί κάτω από τις ακόλουθες συνθήκες: Μετανάστευσης αερίου, ενώ περιμένουμε για να ξεκινήσει / επανεκκίνηση η λειτουργία της γεώτρησης. Το κοπτικό άκρο είναι συνδεδεμένο. Η συμβολοσειρά έχει αποτύχει επιτρέποντας την επικοινωνία του δακτυλίου με τις σωληνώσεις. Η συμβολοσειρά είναι εκτός πυθμένα, προκαλώντας την πίεση της σωλήνωσης και την πίεση του περιβλήματος να διαβάζει την ίδια εισροή μέχρι έως ότου η εισροή είναι πάνω από το κοπτικό άκρο. Η συμβολοσειρά είναι εκτός του φρεατίου ολόκληρη ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΟΓΚΟΜΕΤΡΙΚΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ ΣΥΜΒΟΛΟΣΕΙΡΑΣ Εάν η άντληση δεν είναι επιλογή και η μετανάστευση αερίου υπάρχουν υπόνοιες ότι οφείλεται σε σταθερή αύξηση της πίεσης των σωληνώσεων και της πίεσης του Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

52 δακτυλίου, εφαρμόζουμε την ογκομετρική μέθοδος που χρησιμοποιεί το μετρητή των σωληνώσεων εάν το κοπτικό άκρο είναι στον πυθμένα ή κοντά σε αυτόν. 1. Λαμβάνουμε τιμές για SIDPP και SICP σε τακτά χρονικά διαστήματα και προσδιορίζουμε το ποσοστό μετανάστευσης. 2. Επιτρέπουμε το SIDPP να ανεβεί υψηλά ώστε να έχει ένα περιθώριο υπεροχής. (συνήθως psi, kpa, 7-14 bar). 3. Αφήνουμε το SIDPP να δημιουργήσει από ένα λειτουργικό περιθώριο ( psi, kpa, έως bar). 4. Εξαερώνουμε τον πολφό αργά από το πολλαπλό τσοκ μέχρι η πίεση της σωλήνωσης να έχει μειωθεί στη σταθεροποιημένη αρχική διακοπή συν το περιθώριο υπεροχή. 5. Συνεχίζουμε μέχρι το kick να φτάσει στο BOP. ΜΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ ΣΥΜΒΟΛΟΣΕΙΡΑΣ Εάν η σύνδεση της συμβολοσειράς γίνεται στον πάτο, το κοπτικό άκρο είναι εκτός πάτου ή εκτός της τρύπας και το αέριο μεταναστεύει, τότε η κατάσταση γίνεται πιο περίπλοκη. 1. Παρακολουθούμε το SICP επιτρέποντάς το να αυξηθεί psi( kpa, 7-14 bar) πιο πάνω από το αρχική κλείσιμο της πιέσης για ανατροπή. 2. Υπολογίζεται η υδροστατική πίεση που ασκείται από ένα βαρέλι (m 3 ) πολφού στο δακτύλιο = κλίση πολφού χωρητικότητα δακτύλιου (psi/bbl, kpa/m3, bar/m3) εάν δεν υπάρχει σωλήνας στην τρυπά τότε: = κλίση πολφού χωρητικότητα τρύπας (psi/bbl, kpa/m3, bar/m3) 3. Υπολογίζουμε την χωρητικότητα του δακτυλίου βασιζόμενη στον μετρητή σωληνώσεως ή εάν δεν υπάρχει στον μετρητή όγκου τρύπας. 4. Παρακολουθούμε το SICP επιτρέποντάς το να αυξηθεί επιπλέον psi ( kpa, bar) από το λειτουργικό περιθώριο. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

53 5. Υπολογίζουμε τον όγκο του πολφού στην στεφάνη που θα συνεισφέρει σε μια υδροστατική πίεση ίση με την επιλεγμένη αυξημένη πίεση περιβλήματος αυξημένη πίεση περιβλήματος Ph που ασκείται από κάθε (bbls,m3 ) από τον πολφό = Όγκος εξαέρωσεις 6. Κρατάμε σταθερή την πίεση του περιβλήματος μέχρι το ύψος του πολφού που εξατμίστηκε να συμπληρώσει στην δεξαμενή μανούβρας ή άλλη βαθμονομημένη δεξαμενή. 7. Κρατάμε ένα αρχείο των χρόνων,των πιέσεων, και των όγκων. 8. Επαναλαμβάνουμε αυτή την αλληλουχία επιτρέποντας την αυξήσει της πίεσης του περιβλήματος και της εξάτμισης υπολογίζοντας τον όγκο μέχρι η εισροή να φτάσει το επιφάνεια. 9. Μόλις το αέριο φτάσει στην επιφάνεια, σταματάμε την διαδικασία της εξάτμισης. 10. Εάν περισσότερο αέριο εξατμιστεί από τον δακτύλιο σε αυτό το σημείο, η BHP θα πέσει κάτω από την πίεση των σχηματισμών και θα έχουμε ως αποτέλεσμα διαφορετικής εισροή ΛΙΠΑΝΣΗ Με φυσικό αέριο στο ΒΟΡ, η πίεση του περιβλήματος μπορεί να μειωθεί με λίπανση ως ακολούθως: 1. Σιγά-σιγά αντλούμε έναν επιλεγμένο όγκο πολφού εντός του δακτυλίου και επιτρέπουμε τον πολφό να πέσει μέσα από το αέριο. 2. Μια μικρή αύξηση της πίεσης μπορεί να συμβεί λόγω του αερίου που συμπιέζεται από τον πολφό που αντλείται 3. Αέριο που έχει εξατμιστεί επιτρέπει την πίεση του περιβλήματος να πέσει σε ένα ποσό ίσο με την υδροστατική πίεση του πολφού που αντλείται μέσα στο πηγάδι. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

54 Αν η πίεση του δακτυλίου αυξηθεί κατά τη διάρκεια της διαδικασίας της άντλησης, το ποσό της αύξησης αυτής θα πρέπει να εξαερωθεί επιπλέον στην πίεση που εξαερώθηκε για την αύξηση της υδροστατικής πίεσης. Αν ο πολφός αρχίζει να επιστρέφει, τότε κλείνουμε το τσοκ και περιμένουμε για το φυσικό αέριο να φτάσει μέχρι την επιφάνεια πριν συνεχίσουμε να την εξαέρωση. 4. Επαναλαμβάνουμε έως ότου όλο το φυσικό αέριο έχει εξαερωθεί ή η έχουμε φτάσει την επιθυμητή πίεση στην επιφάνεια ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ & ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Τα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν: Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αποτρέψει την αύξηση της πίεσης στο πηγάδι λόγω της αποτόνωσης του φυσικού αερίου. Δεν απαιτεί την κυκλοφορία και ως εκ τούτου μπορούν να χρησιμοποιηθεί όταν κυκλοφορία δεν είναι δυνατή. Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν: Η ακριβής διάμετρος της ανοικτής οπής, που απαιτείται για τους υπολογισμούς, είναι άγνωστη. Εξαρτάται από την τη μετανάστευση εκροής. 3.4 ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΟΓΚΟΜΕΤΡΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ Για τις γεωτρήσεις που βρίσκονται σε βαθιά ύδατα συνιστάται η μέθοδος αυτή και προτιμάτε από ότι την (Στατική) Ογκομετρική μέθοδος. Καθώς η εισροή μεταναστεύει πάνω από τη διατρητική κεφαλή, το φυσικό αέριο αναγκάζεται να εισέλθει στην υποθαλάσσια γραμμή του τσοκ, η οποία έχει ένα πολύ μικρότερο εμβαδόν διατομής από ότι ο δακτύλιος. Με αυτή τη διαμόρφωση, η στατική ογκομετρική μέθοδος είναι πολύ πιο δύσκολο να εφαρμοστεί, από την ώρα που το αέριο εισέλθει στην υποθαλάσσια γραμμή του τσοκ πρέπει να ανιχνευθεί. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

55 Επιπλέον, το ποσοστό διανομής και μετανάστευσης του φυσικού αέριου πρέπει να είναι γνωστό, για να κάνουμε τις κατάλληλες αλλαγές στην αύξησης της πίεσης του περιβλήματος στο χρονοδιάγραμμα της δεξαμενής κέρδους(δεξαμενή κέρδους είναι η διαφορά μεταξύ του όγκου του ρευστού που αντλείται στο φρεάτιο και τον όγκο του ρευστό που αντλείται έξω από το πηγάδι). 1. Ο πολφός αντλείται στη γραμμή καταστολής, στην κορυφή του δακτυλίου, και έξω από την γραμμή του τσοκ και του πολλαπλού τσοκ. Με προσεκτική παρακολούθηση της δεξαμενής κέρδους, μία κατάλληλη πίεση του περιβλήματος μπορεί να επιλεγεί που θα διατηρήσει σταθερή την πίεση της οπής του πυθμένα. Προστίθεμαι το CLFL σε αυτή την ταχύτητα αντλίας στην πίεση της επιφάνειας Διάγραμμα 3.1: Δυναμική Ογκομετρική καταστολή 2. Η βασική γραμμή κατασκευάζεται με γραφική παράσταση, την αρχική διακοπή της πίεσης στο περίβλημα (SICP) έναντι της αρχικής δεξαμενής κέρδους (Gi). Η κλίση της γραμμής υπολογίζεται διαιρώντας την αλλαγή στην υδροστατική πίεση του πολφού στο δακτύλιο από την χωρητικότητα του δακτυλίου. Ένα περιθώριο ασφαλείας μπορεί να σχεδιαστεί πάνω από τη βασική γραμμή για να επιτρέπει στον χείριστη του τσοκ κάποια περιθώρια λάθους. Η διακεκομμένη γραμμή Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

56 παριστάνει την υποθετική υποθαλάσσια γραμμή τριβής του τσοκ στην οποία πρέπει να προστεθεί. 3. Βεβαιωνόμαστε ότι η γραμμή καταστολής είναι γεμάτη με πολφό και ότι μια μικρή δεξαμενή χρησιμοποιείται για την αναρρόφηση και μετά το γέμισμα της δεξαμενής η οποία έχει ακριβές αισθητήρα στάθμης, ο οποίος είναι σε θέση να μετράει μικρές μεταβολές του όγκου. 4. Η αντλία θα πρέπει να ανεβάζει την ταχύτητα με έναν αργό ρυθμό, κρατώντας την πίεση του περιβλήματος (λιγότερο CLFL για τα υποθαλάσσια ΒΟΡ) σταθερή. 5. Μόλις η αντλία φτάσει μέχρι μια σταθερή ταχύτητα, η πίεση της αντλίας (γραμμή πίεσης καταστολής) παρακολουθείται και ρυθμίζεται από το τσοκ, σύμφωνα με της αλλαγές στο επίπεδο της δεξαμενής. 6. Η πίεση της αντλίας θα μειωθεί σύμφωνα με την πτώση στο επίπεδο της δεξαμενής, καθώς ο πολφός θα εκτοπίζει το αέριο από την γραμμή του τσοκ. Διάγραμμα 3.2: Δυναμική ογκομετρική 3.5 ΑΠΟΣΥΝΑΡΜΟΛΟΓΗΣΗ Όταν τα διατρητικά στελέχη είναι μερικώς ή εντελώς έξω από την οπή και έχουμε εισροή ρευστού, θα πρέπει να γίνει κάθε προσπάθεια να επιστρέψει το κοπτικό άκρο στον πάτο του πηγαδιού, διατηρώντας παράλληλα και τον έλεγχο της γεώτρησης, καθώς η Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

57 καταστολή της γεώτρηση μπορεί να είναι πιο αποτελεσματική με το κοπτικό άκρο στο πάτο. Και για τις δύο στοίβες επιφάνειας και υποθαλάσσιου BOP, η συνιστώμενη διαδικασία είναι να γίνει εγκατάσταση μέσα στο ΒΟΡ (IBOP) και αποσυναρμολόγηση μέσω του δακτυλιοειδούς ΒΟP χρησιμοποιώντας την συνδυασμένη αποσυναρμολόγηση και ογκομετρική μέθοδο έως ότου το κοπτικό άκρο επιστρέψει προς τα κάτω ή μέχρι η αποσυναρμολόγηση να καθίσταται αδύνατη. Απαιτεί γνώση του εξοπλισμού και των διαδικασιών που χρησιμοποιούνται από όλο το πλήρωμα και συνιστώνται έκτακτες ασκήσεις πρακτικής ΓΕΝΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΑΠΟΣΥΝΑΡΜΟΛΟΓΗΣΗΣ Προετοιμασία Πρέπει να έχουμε ένα επιπλέον πλήρες άνοιγμα της βαλβίδας ασφαλείας διαθέσιμο, στο πάτωμα διάτρησης κατά τη διάρκεια της αποσυναρμολόγησης. Κατάργηση όλων τον σωληνώσεων και τον προστατευτικών καουτσούκ του περιβλήματος Λίπανση των διατρητικών στελεχών με γράσο. Βεβαιωνόμαστε ότι οι αρθρώσεις στα γεωτρητικά στελέχη είναι λείες. Εφαρμόζουμε τη χαμηλότερη πρακτική πίεση κλεισίματος του δακτυλιοειδούς ΒΟP αποφεύγοντας τη διαρροή. Ένας «κατάλογος αποσυναρμολόγηση" θα είναι διαθέσιμος σε κάθε εξέδρα για να υποβοηθηθούν οι επόπτες πριν και κατά τη διάρκεια αυτής της λειτουργίας ελέγχου γεώτρησης ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΑΠΟΣΥΝΑΡΜΟΛΟΓΗΣΗΣ Θα εγκαταστήσουμε ένα εσωτερικό BOP πάνω από τη βαλβίδας ασφαλείας ή θα αντλήσουμε μία σταγόνα στην βαλβίδας ελέγχου. Ανοίγουμε τη βαλβίδας ασφαλείας πριν από την αποσυναρμολόγηση και βεβαιωνόμαστε ότι το εσωτερικό BOP δεν έχει διαρροή. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

58 Τα υλικά συσκευασίας ενός δακτυλιοειδούς BOP πρέπει να επιτρέπουν την αναπνοή, όταν ένα εργαλείο άρθρωσης διέρχεται. Συνιστάται οι πιέσεις κλεισίματος BOP να μπορούν να ληφθούν από τον κατασκευαστή και από εγχειρίδια λειτουργίας. Αν εγκαταστήσουμε ένα δοχείο απότομων διακυμάνσεων συνδεδεμένο με την γραμμή κλεισίματος του δακτυλιοειδούς BOP θα βελτιώσει τον αποτελεσματικό έλεγχο του BOP κατά την αποσυναρμολόγηση των εργαλείων αρθρώσεων μέσω του δακτυλιοειδούς BOP, προσαρμόζοντας της προ-φόρτισης στην απαιτούμενη τιμή πριν την έναρξη της λειτουργία της αποσυναρμολόγησης. Η ταχύτητα αποσυναρμολόγησης δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 2 ft / sec. Συνιστάται ο εξαερισμός του θαλάμου της γραμμής ελέγχου του δακτυλιοειδούς BOP (Cameron D-τύπου) για τη βελτίωση της αποσυναρμολόγησης των αρθρώσεων εργαλείων μέσω του BOP. Παρακολουθούμε τη γραμμή ροής για τυχόν διαρροή. Οποιαδήποτε επιστροφή πρέπει να πάει πίσω στην δεξαμενή μανούβρας. Πρέπει να γίνουν ακριβής μετρήσεις και καταγραφές όγκου πολφού εξαέρωσης χρησιμοποιώντας τη δεξαμενή μανούβρας. Εάν είναι διαθέσιμη, μια ξεχωριστή δεξαμενή αποσυναρμολόγησης μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Παρακολουθούμε τον ανυψωτή καθώς ανυψώνει το υποθαλάσσιο BOP περνώντας υπόψη την επίδραση της ανυψώσεις λόγο παλιρροϊκών αλλαγών κατά την αποσυναρμολόγηση ΑΠΟΣΥΝΑΡΜΟΛΟΓΗΣΗ ΜΕΣΟ ΤΟΥ ΔΑΚΤΥΛΟΕΙΔΟΥΣ BOP Μετά το κλείσιμο του πηγαδιού, καταγράφουμε το SICP και καθορίζουμε τον όγκο της εισροής. Κατά την προετοιμασία για την αποσυναρμολόγηση, επιτρέπουμε το κλείσιμο της πίεσης του δακτυλίου που έχει συγκεντρωθεί στο P choke, όπου: Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

59 P choke = SICP + P saf + P step όπου: SICP = αρχική πίεση κλεισίματος περιβλήματος P saf = αποζημίωση για την απώλεια της υδροστατικής πίεσης καθώς η εισροή αυξάνεται κάτω από το κοπτικό άκρο προς τα κολάρο γεώτρησης, υπολογίζονται ως εξής: P saf = (Vinf/Cap OH/DC - Vinf/Cap OH ) x (G mud - G inf ) όπου: Vinf = αρχικός όγκος εισροής Cap OH/DC = χωρητικότητα δακτυλίου κολάρου γεώτρησης Cap OH G mud G inf P step = χωρητικότητα ανοικτής οπής = κλίση πολφού = εκτιμώμενη κλίση εισροής = προσαύξουσα πίεσης εργασίας Η τιμές P step είναι μεταξύ psi ( kpa,3.5-7 bar), λαμβάνοντας υπόψη την κλίμακα διαιρέσης των διαθέσιμων μετρητών πίεσης. 1. Έναρξη αποσυναρμολόγησης. Αφήνουμε την πίεση του τσοκ για να φτάσει μέχρι: P choke = SICP + P saf + P step χωρίς να έχουμε εξαέρωση πολφού. 2. Μόλις η απαιτούμενη πίεση τσοκ έχει επιτευχθεί, διατηρούμε το P choke σταθερό, ενώ οι σωλήνωσεις αποσυναρμολογούνται στην τρύπα. 3. Η υπερβολική πίεση εξαερώνεται μέσω του πολλαπλού τσοκ στη δεξαμενή μανούβρας / αποσυναρμολόγησης. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

60 4. Αυτό θα οδηγήσει σε κάποια απώλεια υδροστατικής πίεσης που πρέπει να αντισταθμιστή χρησιμοποιώντας την ακόλουθη διαδικασία: Συνεχίζουμε την αποσυναρμολόγηση διατηρώντας το P choke μέχρι ο συνολικός όγκος που διοχετεύτηκε στη δεξαμενή μανούβρας να υπερβαίνει την κλειστή μετατόπιση αποσυναρμολόγησης της σωλήνωσης από το ποσό V STEP που υπολογίζεται ως εξής: V step = P step x Cap OH/DC /G mud. 5. Ανάλογα με το σχεδιασμό της εξέδρας και του εξοπλισμού που έχει στηθεί, αντί να εξαερίσουμε τον πολφό και το φυσικού αερίου μέσω της MGS στη δεξαμενή μανούβρας, μπορούμε να τα εξαερίσουμε σε μια βαθμονομημένη βοηθητική δεξαμενή («δεξαμενή αποσυναρμολόγησης»). Οι αποδόσεις μπορούν να ληφθούν στη δεξαμενή μανούβρας και η κλειστή μετατόπιση από μια στάση στη σωλήνωση που εξαερώνεται σε βοηθητικό δοχείο μετά από κάθε στάση που έχει αποσυναρμολογηθεί και η περίσσεια όγκου μετριέται στη δεξαμενή μανούβρας. 6. Μόλις η μετρούμενη περίσσεια όγκου ισούται με V STEP, το τσοκ κλείνει και το τσοκ πολλαπλής πίεσης επιτρέπει να αυξηθεί κατά P step μέσω της αποσυναρμολόγησης σωληνώσεως στην τρύπα. 7. Η μετατόπιση όγκου των αγωγών δεν πρέπει να απομακρύνεται με εξαερώσει κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης της λειτουργίας. 8. Συνιστάται η αποσυναρμολόγηση της πλήρης στήλης στην οπή για καθέμια φάση της λειτουργίας (π.χ. διατηρώντας P choke σταθερό ή όταν αυξάνεται από P choke σε P step ) για την απλοποίηση της επεξεργασίας της εξαέρωσης και για την βελτιώσει της ακρίβειας των μετρήσεων διαφορικού όγκου. 9. Ως αποτέλεσμα της αποσυναρμολόγησης της πλήρης στήλης, οι πιέσεις του τσοκ είναι υψηλότερες από ό, τι απαιτείται, το οποίο θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη όταν η επόμενη προσαύξηση πιέσεως προστίθεται. 10. Παράγοντες ασφαλείας για την αποκτήσει επαρκής υπεροχής, ιδιαίτερα όταν τα διατρητικά στελέχη εισέρχονται στην εισροή, συμβάλουν στην παρούσα μέθοδο καταστολής. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

61 11. Επαναλαμβάνουμε όσες φορές χρειαστεί, μέχρι μία από τις ακόλουθες περιπτώσεις προκύψει: Το κοπτικό άκρο είναι πίσω στο κάτω μέρος της γεώτρησης. Αέρια έχουν φτάσει στην επιφάνεια. Η αποσυναρμολόγηση δεν είναι πλέον δυνατή (υπερβολικές πιέσεις, προβλήματα ΒΟΡ, αντίσταση ανοικτής τρύπας, κλπ.). 12. Η αποσυναρμολόγηση τότε σταματά και η γεώτρηση καταστέλλεται συμβατικά, εάν η εισροή είναι πάνω από το κοπτικό άκρο. 13. Η πιθανότητα να χρειαστεί η καταστολή της γεώτρησης να γίνει με το κοπτικό άκρο στον πάτο της γεώτρησης είναι σχετικά μικρή, δεδομένου ότι ο ρυθμός μετανάστευσης του αερίου στον πολφό είναι τέτοιος ώστε το κοπτικό άκρο μπορεί να αφαιρεθεί στο κάτω μέρος της γεώτρησης πριν το φυσικό αέριο έχει φτάσει στην επιφάνεια. 14. Ποσοστά μετανάστευσης των αερίων σε υγρά είναι πολύ υψηλότερα και θα πρέπει να ληφθούν υπόψη πριν αποφασίσουμε να ξεκινήσουμε την αποσυναρμολόγηση του σωλήνα στην οπή. 15. Όταν το κοπτικό άκρο είναι πίσω στο κάτω μέρος ή κάτω από την εισροή, στο φρεάτιο μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για την καταστολή τη συμβατική μέθοδο του Driller ΑΠΟΣΥΝΑΡΜΟΛΟΓΗΣΗ ΜΕΣΟ ΤΟΥ BOP ΤΥΠΟΥ ΕΜΒΟΛΟΥ Όπως σε όλες τις εργασίες αποσυναρμολόγησης, η θέση του εργαλείου άρθρωσης στο ΒΟP πρέπει να είναι γνωστή ανά πάσα στιγμή. 1. Για να αποφευχθεί η πρόωρη βλάβη στο ΒΟP τύπου εμβόλου, το κλείσιμο λειτουργίας της πίεση πρέπει να μειωθεί στο ελάχιστο. 2. Όταν ένα εργαλείο άρθρωσης φθάνει στο κατώτερο σύνολο των κλειστών εμβόλων, το ανώτερο θα πρέπει να κλείσει. 3. Η πίεση μεταξύ των εμβόλων στη συνέχεια φέρεται μέχρι την τρέχουσα πίεση της γεώτρησης και τα χαμηλότερο έμβολα ανοίγουν επιτρέποντας ένα εργαλείο άρθρωσης να περάσει. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

62 4. Όταν το επόμενο εργαλείο άρθρωσης προσεγγίζει τα άνω έμβολα, το χαμηλότερο σύνολο των εμβολών είναι κλειστά και η πίεση μεταξύ των δύο συνόλων των εμβόλων υφίστανται αφαίμαξη και τα άνω έμβολα ανοίγουν επιτρέποντας ένα εργαλείο άρθρωσης να περάσει. 5. Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται εναλλασσόμενα αποσυναρμολογώντας το ένα εμβολο μετά το άλλο έως ότου ο σωλήνας φθάσει στον πυθμένα ή έως ότου το κοπτικό άκρο εισέρθει στην εισροή. 3.6 BULLHEADING Το Bullheading είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιείται για να εκτοπίσουμε την εισροή πίσω στο σχηματισμό χωρίς να χρειάζεται να το φέρουμε στην επιφάνεια. Η μέθοδος αυτή θα πρέπει, στις περισσότερες περιπτώσεις, να θεωρηθεί μόνο ως έσχατη λύση ΛΟΓΟΙ ΓΙΑ ΝΑ ΕΞΕΤΑΣΟΥΜΕ ΤΟ BYLLHEADING Το μέγεθος εισροής είναι πολύ μεγάλο για να κυκλοφορήσει στην επιφάνεια (δηλαδή, η υπερβολική επιφανειακή πίεση, και/ή αναμενόμενος όγκος του φυσικού αερίου είναι πολύ μεγάλος για τον χειριστεί ο εξοπλισμός της επιφάνειας). Όταν βιώνουμε ένα kick σε ένα συνδυασμό με απώλειας πίεσης. Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι η πίεση του περιβλήματος κατά τη διάρκεια μιας εργασίας συμβατικής καταστολής πιθανότατα θα οδηγήσει σε μια περίπτωση αρνητικής δραστηριότητας ελέγχου της γεώτρησης (σε αυτή την περίπτωση, μόνο το kick πρέπει να πιέζεται πίσω). Το διατρητικό στέλεχος είναι έξω από την οπή ή έχει διατμηθεί. Το διατρητικό στέλεχος είναι συνδεδεμένο, έχει ξεβραστεί ή έχει κοπεί. Προκαλείται εισροή από τα επιχρίσματα κατά το τράβηγμα έξω από την τρύπα(pooh) H εισροή ή ο πολφός γεώτρησης περιέχει περισσότερα H 2 S από ότι μπορεί να χειριστεί με ασφάλεια ο εξοπλισμός επιφανείας. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

63 Σε ορισμένες περιπτώσεις, π.χ. σε εργασίες στο περίβλημα της οπής, σε πηγάδια με H 2 S ή και σε δοκιμές γεώτρησης, το Bullheading θα πρέπει να θεωρείται ως η κύρια μέθοδος. Σε τέτοιες περιπτώσεις, η επιλογή του Bullheading, θα αναφέρεται στο σχέδιο γεώτρησης. Ενώ τα πλεονεκτήματα ή οι λόγοι για Bullheading δίνονται παραπάνω, υπάρχουν και μειονεκτήματα που πρέπει να ληφθούν υπόψη: 1. Ρευστά θα πάνε στα μεσοδιαστήματα τον πιο αδύναμων σχηματισμών και δεν θα ακολουθούν την προτιμώμενη διαδρομή, ιδιαίτερα σε μια μακριά ανοικτή οπή. 2. Πιθανώς να δημιουργηθεί ένα υπόγειο blowout. 3. Ακόμη και μια επιτυχημένη μέθοδος Bullheading μπορεί να μην κατεστάλη το πηγάδι. Μπορεί να είναι ακόμα απαραίτητο να κυκλοφορήσουμε βαρύτερο πολφό καταστολής μετά τη μετατόπιση της εισροής πίσω στο σχηματισμό ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ BULLHEADING Πριν από τo Bullheading H θέση της εισροής στο φρεάτιο γεώτρησης είναι θεμελιώδους σημασίας για τη λήψη απόφασης αν θα χρησιμοποιήσουμε της μέθοδο του Bullhead. Όσο πιο κοντά είναι η εισροή στο σχηματισμό τόσο πιο πιθανή η επιτυχής λειτουργία του Bullheading. Εξετάζουμε τη χρήση της ογκομετρικής μεθόδου για την εξάλειψη της επιπλοκής της μετανάστευσης των αερίων. Εάν τα αέρια μπορούν να αφαιρεθούν σε μεγάλο βαθμό με αυτόν τον τρόπο, η μέθοδος του Bullheading είναι πιθανό να είναι πολύ πιο εύκολη και πιο αποτελεσματική στην καταστολή της γεώτρησης. Αν υπάρχουν υποψίες για εισροή αερίου, ο ρυθμός άντλησης για το Bullheading πρέπει να είναι αρκετά γρήγορος ώστε να υπερβαίνει το ποσοστό της μετανάστευσης αερίου. Αν η πίεση της αντλίας αυξηθεί αντί να μειωθεί, είναι μια ένδειξη ότι ο ρυθμός άντλησης είναι πολύ χαμηλός για να είναι επιτυχής. Αυτό μπορεί να είναι πρόβλημα σε μεγάλες οπές διαμέτρου. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

64 Αναθεώρηση του περιορισμού πιέσεων του εξοπλισμού άντλησης, εξοπλισμού φρέατος και περιβλήματος. Εξετάζουμε αν πρέπει να γίνει χρήση της αντλίας τσιμέντου, εάν οι επιφανειακές πιέσεις είναι υψηλές. Ιδιαίτερη προσοχή θα πρέπει να δοθεί στη δυνατότητα να σπάσει κάτω από την μεγάλη ανοικτή οπή πέρα από το τελευταίο περίβλημα και όχι από την παραγωγή του σχηματισμού. Όπου είναι δυνατόν, το Bullheading θα πρέπει να πραγματοποιείται μέσω ενός τσοκ ή μέσω της γραμμής εξόδου καταστολής στο ΒΟΡ, έτσι ώστε σε περίπτωση έκπλυσης ή βλάβης του εξοπλισμού, μια κάτω έξοδος του BOP μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Μία βαλβίδα ελέγχου απαιτείται μεταξύ της μονάδα άντλησης και του πηγαδιού, αν ο εξοπλισμός επιφανείας αποτύχει κατά τη διάρκεια της διαδικασίας. Η μονάδα τσιμέντου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον καλύτερο έλεγχο και για την επαρκή βαθμολόγηση της πίεσης. Μεγάλος όγκος πολφού και χάπια LCM θα πρέπει να είναι διαθέσιμα σε περίπτωση μεγάλων απωλειών που θα σημειωθούν κατά τη λειτουργία της μεθόδου. ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ 1. Υπολογίζουμε την μέγιστη πίεση ψεκασμού από την αξία διαρροής του περιβλήματος και από το βάρος του πολφού στην τρύπα. Η μέγιστη πίεση έγχυσης πρέπει να ρυθμίζεται, εάν είναι υψηλότερο το βάρος του πολφού που χρησιμοποιείται για το Bullhead. Βεβαιωνόμαστε ότι οι περιορισμοί εξοπλισμού για την πίεση δεν πρόκειται να το υπερβούν. Πρέπει να βεβαιωθούμε ότι αρκετός όγκος πολφού είναι στην επιφάνεια για να εκτοπίσει ολόκληρο τον όγκο της ανοικτής οπής από την περίσσεια κατά 50%. 2. Δημιουργία μιας έγχυσης πίεσης με άντληση κάτω στον δακτύλιο με αργό ρυθμό. Προσπαθούμε να κρατήσουμε ένα σταθερό ρυθμό και να σχεδιάσουμε την έγχυση της πίεσης έναντι του όγκου. Έχοντας τις Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

65 πληροφορίες του LOT διαθέσιμες, ώστε οι πληροφορίες αυτές να μπορούν να συγκριθούν. 3. Συνεχίζουμε την άντληση έως ότου ο ελάχιστος εκτοπισμός όγκου ισούται με τον όγκο της εισροή συν 50%. Σε ορισμένες περιπτώσεις ολόκληρο ο όγκος της ανοικτής οπής πρέπει να έχει εκτοπιστεί συν ένα περιθώριο. 4. Τερματίζουμε και παρατηρούμε τη γεώτρηση. Οι πίεσης του σωλήνα διατρήσεως και του δακτυλίου θα πρέπει να είναι περίπου ίδιες. 5. Αυξάνουμε το βάρος του πολφού (αν είναι απαραίτητο) και τον βάζουμε σε κυκλοφορία με την μέθοδο του Wait and Weight έως ότου ο δακτύλιος είναι καθαρός από την εισροής και έχει γίνει η καταστολή του πηγαδιού ΕΠΙΠΛΟΚΕΣ Αν δεν μπορούμε να κάνουμε την έγχυση στην επιλεγμένη πίεση, ίσως είναι απαραίτητο να την αυξήσουμε στο μέγιστο. Εάν η έγχυση είναι εγκατεστημένη, αλλά πίεση έγχυσης αρχίζει ή συνεχίζει την άνοδο, αυτό θα μπορούσε να οφείλεται σε: Μετανάστευση αερίου, στην οποία περίπτωση ο ρυθμός έγχυσης πρέπει να αυξηθεί για να ξεπεραστεί ο ρυθμό μετανάστευσης. Η διαπερατότητα της δεξαμενής μειώνεται λόγω βλάβης από τον πολφό. Το Bullheading θα πρέπει να συνεχιστεί έως ότου η μέγιστη πίεση επιφανείας έχει επιτευχθεί και στη συνέχεια η διαδικασία καταστολής έχει επαναξιολογηθεί. Εάν οι απώλειες είναι εμφανείς μετά την ολοκλήρωση του Bullhead ή κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του Bullheading, θα πρέπει να γίνουν προσπάθειες για τη σταθεροποίηση της γεώτρησης με το υλικό απώλειας της κυκλοφορίας, συμπιεσμένο μίγμα (μπετονίτη με πετρέλαιο) ή εάν είναι απαραίτητο με συμπιεσμένο τσιμέντο. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

66 3.7 ΚΑΤΑΣΤΟΛΗ OFF-BOTTOM Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει κυκλοφορία στο σημείο της διακοπής ή στο σημείο εκείνο της αποσυναρμολόγησης που σταμάτησε πριν από την επίτευξη του συνολικού βάθος. Το κοπτικό άκρο δεν θα είναι στο κάτω μέρος και η λειτουργία καταστολής θα είναι πιο περίπλοκη ΛΟΓΟΙ ΕΞΕΤΑΣΗΣ OFF-BOTTOM ΚΑΤΑΣΤΟΛΗΣ Η μέθοδος καταστολής του off-bottom μπορεί να εξεταστεί εάν: Η πίεση του περιβλήματος είναι πολύ μεγάλη για να επιτρέπει τη συνέχεια της αποσυναρμολόγησης. Το βάρος γίνεται πρόβλημα. Ο σωλήνας έχει κολλήσει. Προβλήματα προκύπτουν στον εξοπλισμό ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΟFF-ΒΟΤΤΟΜ Η περαιτέρω διαδικασία του off-bottom, όσο πιο αδύναμο είναι το περίβλημα, τόσο πιο δύσκολη γίνεται αυτή η μέθοδος. Αν το περίβλημα του είναι αρκετά ισχυρό, μπορεί να είναι δυνατή η καταστολή της γεώτρησης με τη στάθμιση του συστήματος και άντληση βαρύ πολφού. Η πυκνότητα του πολφού που χρησιμοποιείται δεν πρέπει να υπερβαίνει το ισοδύναμο βάρος πολφού (EMW) βασιζόμενη στη διαρροή δεδομένων, αν το κοπτικό άκρο είναι σε ανοιχτή τρύπα. Επειδή το κοπτικό άκρο είναι σε μικρότερο βάθος σε σχέση με το ΤD, το πηγάδι θα "υπερβεί την καταστολή" και οι πιθανότητες που έχουμε κόλλημα είναι σημαντικές. Με βαρύτερο πολφός μπορεί να μην αποφευχθεί η μετανάστευσης των αερίων. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

67 Αν το πηγάδι μπορεί να σταθεροποιηθεί και η εισροή εκκενωθεί με αυτή τη μέθοδο, θα χρειαστεί, μετά από την διάνοιξη της γεώτρησης, για να λειτουργήσει μέσα στην οπή (και να κυκλοφορήσει) ένα ελαφρύτερο MW. Σχήμα 3.3: Καταστολή ΟΝ-BOTTOM Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

68 Σχήμα 3.4: Kαταστολή Off-Bottom Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

69 Σχήμα 3.5: Bullheading Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

70 4. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 DEEPWATER HORIZON BLOWOUT 4.1 ΙΣΤΟΡΙΚΟ Το Deepwater Horizon, το οποίο κατασκευάστηκε το 2001, ήταν πέμπτης γενιάς, ημιυποβρύχιο συγκρότημα διάτρησης. Η μονάδα που χρησιμοποιήθηκε είχε αυτοματοποιημένο σύστημα διάτρησης και BOP, σύστημα ονομαστικής πίεσης psi και λειτουργούσε σε βάθος νερού (WD) μεγαλύτερο από 9000ft. Η εξέδρα είχε πραγματοποιήσει διατρήσεις πηγαδιών έως 35,055 ft. σε εννέα χρόνια, υπό την ιδιοκτησία και την εκμετάλλευση της Transocean βάσει της σύμβασης με την BP στα βαθειά ύδατα του Κόλπο του Μεξικού. Η γεώτρηση του Macondo ήταν μια ερευνητική γεώτρηση στο φαράγγι του Μισισιπή στο μπλοκ 252 στα 4,992 πόδια WD. Η γεώτρηση είχε διατρηθή για 18,360 ft. από το τελευταίο σημείο περιβλήματος 17,168 ft. Η γεώτρηση εισχώρησε σε έναν σχηματισμό υδρογονανθράκων μειόκαινης υποπεριόδου και κρίθηκε ως εμπορική ανακάλυψη. Τη χρονική στιγμή του ατυχήματος, η τελευταία σειρά του περιβλήματος είχε μπει στο πηγάδι, και η τσιμέντοση είχε τεθεί σε εφαρμογή για να απομονώσει τη συγκέντρωση των ζωνών των υδρογονανθράκων. Η ακεραιότητα των δοκιμών είχε πραγματοποιηθεί, και ο πολφός κυκλοφορούσε με θαλασσινό νερό για την προετοιμασία της προσωρινής εγκατάλειψης της γεώτρησης. Τα υπόλοιπα βήματα έγιναν για να ρυθμιστεί ένα βύσμα στο περίβλημα και για την τοποθέτηση μιας ντίζας κλειδώματος στο συγκρότημα του στεγανοποιητικού περιβλήματος κρεμάστρας πριν την αποσυνδέσει με το BOP και την αναστολή της γεώτρησης. 4.2 ΑΝΑΛΗΣΗ ΑΤΥΧΗΜΑΤΟΣ DEEPWATER HORIZON Μια πολύπλοκη και μια αλληλένδετη σειρά μηχανικών βλαβών, ανθρωπίνων αποφάσεων, μηχανικού σχεδιασμού, διαδικασία υλοποίησης και αλληλεπιδράσεις Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

71 ανάμεσα στην ομάδα ήρθαν μαζί για να επιτρέψουν την έναρξη και την κλιμάκωση του ατυχήματος στο Deepwater Horizon. Πολλές εταιρείες, ομάδες εργασίας και συνθήκες συμμετείχαν πάνω από χρόνο. Η έρευνα ακολούθησε τέσσερις κύριες γραμμές, με βάση την αρχική ανασκόπηση των συμβάντων του ατυχήματος. Για το ατύχημα και τα επακόλουθά που συνέβησαν, οι παρακάτω κρίσιμοι παράγοντες έπρεπε να έχουν τεθεί σε εφαρμογή: Η ακεραιότητα του πηγαδιού δεν είχε θεμελιωθεί ή απέτυχε. Υδρογονάνθρακες εισήλθαν στο πηγάδι χωρίς να εντοπιστούν και χάθηκε ο έλεγχου της γεώτρησης. Υδρογονάνθρακες αναφλέχτηκαν στο Deepwater Horizon. Το BOP δεν σφράγισε την γεώτρηση. Η έρευνα αυτού του πολύπλοκου ατυχήματος έγινε σε συνδυασμό ερευνών για τα πραγματικά περιστατικά και αίτια αυτών των κρίσιμων παραγόντων. Χρησιμοποιώντας τη διαγνωστική δενδρική ανάλυση, εξετάστηκαν διάφορα σενάρια, αστοχίες και παράγοντες που συνέβαλαν. Έξι βασικές διαπιστώσεις προέκυψαν: 1. Η τσιμέντοση του δακτυλιοειδούς καναλιού δεν απομόνωσε τους υδρογονάνθρακες. 2. Τα υποστρώματα φραγής δεν απομόνωσαν τους υδρογονάνθρακες. 3. Το τεστ της αρνητικής πίεσης ήταν αποδεκτό αν και η ορθότητα του δεν είχε καθοριστεί. 4. Η εισροής δεν είχε αναγνωριστεί, μέχρις ότου οι υδρογονάνθρακες είχαν μπει μέσα στον riser. 5. Η δράσει του ελέγχου απόκρισης της γεώτρησης δεν κατάφερε να ανακτήσει τον έλεγχο του πηγαδιού. 6. Το BOP έκτακτης ανάγκης δεν σφράγισε την γεώτρηση. Εάν οποιοδήποτε από τα κρίσιμα στοιχεία είχαν εξαλειφθεί, το αποτέλεσμα των γεγονότων του Deepwater Horizon στις 20 Απριλίου 2010 θα μπορούσε είτε να προληφθούν ή να μειωθούν σε σοβαρό επίπεδο. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

72 4.2.1 ΤΟ ΦΡΑΓΜΑ ΤΣΙΜΕΝΤΟΥ ΔΑΚΤΥΛΙΟΥ ΔΕΝ ΑΠΟΜΟΝΟΣΕ ΤΟΥΣ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ Το φράγμα τσιμέντου του δακτυλίου απέτυχε να αποτρέψει τους υδρογονάνθρακες από την μεταναστεύσει μέσα στο φρεάτιο γεώτρησης. Η ανάλυση της ομάδας έρευνας εντόπισε μια πιθανή τεχνική εξήγηση για την αποτυχία. Αλληλεπιδράσεις μεταξύ της ΒΡ και της Halliburton και τις ελλείψεις στο σχεδιασμό, την εκτέλεση και την επιβεβαίωση των θέσεων εργασίας τσιμέντοσης, μείωσε τις προοπτικές για μια επιτυχημένη τσιμέντοση. Σχήμα 4.1: Ζώνες υδρογονανθράκων και πιθανά μονοπάτια ροής Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

73 Η επένδυση 9 7/8in ορίστηκε στα ft πριν από την γεώτρηση του τμήματος παραγωγής σε συνολικό βάθος ft. Αυτό το τελευταίο τμήμα τρύπας ήταν δύσκολο να διατρηθεί λόγο της μείωσης στην θραύση κλίσης στο κάτω μέρος του φρεατίου γεώτρησης. Αυτή η κατάσταση απαιτούσε το σωστό βάρος πολφού για να διατηρήσει την υπερ-αντιστάθμιση σχετικά με το σχηματισμό αποφεύγοντας απώλειες υγρών στο φρεάτιο. Λαμβάνοντας υπόψη το στενό περιθώριο μεταξύ της πίεσης των πόρων και την κλίση θραύσης, μια σειρά από διαφορετικές επιλογές αξιολογήθηκαν πριν από την επιλογή του σχεδιασμού για την παραγωγή της συμβολοσειράς του περιβλήματος, την διαμόρφωση τσιμέντου και το σχέδιο τοποθέτησης. Η ερευνητική ομάδα επανεξέτασε την απόφασή της να εγκαταστήσει το 9 7/8 in x 7 παραγωγικό περίβλημα παρά 7 στην παραγωγή επένδυσης, οι οποίες θα ήταν δεμένες πίσω στην κεφαλής φρεατίου αργότερα, και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι και οι δύο επιλογές προέβλεπαν σε μια σταθερή βάση του σχεδιασμού. Η ομάδα έρευνας διαπίστωσε ότι δεν υπήρχε καμία ένδειξη ότι οι υδρογονάνθρακες εισήλθαν στο φρεάτιο γεώτρησης πριν ή κατά τη διάρκεια της εργασίας του τσιμέντοσης. Για να προσδιοριστεί πώς οι υδρογονάνθρακες μπήκαν στο πηγάδι μετά την εργασία τσιμέντοσης, η ομάδα έρευνας αξιολόγησε το σχέδιο τσιμέντοσης, την τοποθέτηση του τσιμέντου και την επιβεβαίωση της τοποθέτησης. ΜΕΛΕΤΗ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΟΣ ΤΣΙΜΕΝΤΟΣΗΣ Λόγω του στενού περιθωρίου μεταξύ των πόρων πίεση και κλίση θραύση, η ακρίβεια της τοποθέτησης του τσιμέντου ήταν κρίσιμη. Πολλές επαναλήψεις σχεδιασμού διεξήχθησαν από Halliburton χρησιμοποιώντας την εφαρμογή λογισμικού OptiCemTM προσομοίωσης φρεατίου γεώτρησης για τη δημιουργία ενός αποδεκτού σχεδίου γαλακτώματος και το σχέδιο τοποθέτησης. Ένα σύνθετο σχέδιο για την εργασία τσιμέντου του διαχωριστήρα λαδιού, επιβεβαιώνοντας τον αποστάτη, το καπάκι τσιμέντοσης, τσιμέντο αφρού και την ουρά τσιμέντου, να προτάθηκε και να εφαρμόστηκε. Η Halliburton και οι τεχνικοί επανεξέτασης της BP Macondo της ομάδας γεώτρησης του σχεδιασμού γαλακτώματος τσιμέντοσης φαίνεται να επικεντρώνονται κατά κύριο λόγο στην επίτευξη μιας αποδεκτής ισοδύναμης κυκλοφορίας πυκνότητας κατά τη διάρκεια Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

74 της τοποθέτησης του τσιμέντου για την αποφυγή χαμένων επιστροφών. Άλλες σημαντικές πτυχές του σχεδιασμού τσιμέντου αφρού, όπως σταθερότητα του αφρού, πιθανή μόλυνση και πιθανή απώλεια υγρών δεν φαίνεται να έχουν αξιολογηθεί τις προεργασία. Η αξιολόγηση στοιχείων έδειξαν ότι το γαλάκτωμα τσιμέντου δεν είχε δοκιμαστεί πλήρως πριν από την εκτέλεση της εργασίας του τσιμέντου. Η ομάδα έρευνας δεν ήταν σε θέση να επιβεβαιώσει ότι ένα ολοκληρωμένο πρόγραμμα δοκιμών διεξήχθη. Τα αποτελέσματα των δοκιμών που επανεξετάστηκαν από την ομάδα έρευνας έδειξαν ότι μόνον περιορισμένες δοκιμές τσιμέντου, όπως πάχυνση του χρόνου, η πυκνότητα του αφρού, και αναμιξιμότητα υπερήχων αντοχής σε θλίψη, διεξήχθη επί του γαλακτώματος που χρησιμοποιήθηκε στη γεώτρηση του Macondo. Οι δοκιμές που εξετάστηκαν δεν περιλάμβαναν απώλεια υγρών, χωρίς νερό, αφρός / διαχωριστήρα / συμβατότητα λάσπη, στατική αντοχή gel στο χρόνος μετάβασης, μηδενικό gel στο χρόνο ή διακανονισμό. Η αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας του σχεδιασμού του γαλακτώματος τσιμέντοσης της Halliburton που χρησιμοποιήθηκε, αλλά η ομάδα έρευνας απευθύνθηκε σε τρίτο εργαστήριο τσιμέντοσης, CSI Technologies, να διεξάγει μια σειρά δοκιμών. Για να ελέγξει το σχεδιασμό γαλακτώματος γεώτρησης, σχεδιάστηκε ένα αντιπροσωπευτικό γαλάκτωμα για να ταιριάζει, όσο το δυνατόν περισσότερο, το πραγματικό γαλάκτωμα που χρησιμοποιήθηκε για την γεώτρηση του Macondo (η ομάδα έρευνας δεν έχουν πρόσβαση στην πραγματική τσιμέντοση της Halliburton και τα πρόσθετα που χρησιμοποιήθηκαν για την εργασία) Τα αποτελέσματα αυτών των δοκιμών έδειξαν ότι δεν ήταν δυνατό να δημιουργήσουμε ένα σταθερό γαλάκτωμα νιτροκαρβιδίου μεγαλύτερο από 50% άζωτο (σε όγκο) σε πίεση 1000 psi. Για την γεώτρηση του Macondo, ένα μίγμα αζώτου από 55% σε 60% (κατά όγκο) που απαιτούνταν σε 1000 psi πίεση για να πετύχουμε το μίγμα σχεδιασμού του αζώτου 18% σε 19% (κατ 'όγκο) γαλακτώματος τσιμέντου υπό πίεση εντός του φρεατίου και συνθήκες θερμοκρασίας εντός του φρέατος. Αυτά τα αποτελέσματα των δοκιμών από τρίτους έδειξαν ότι το γαλάκτωμα τσιμέντου που χρησιμοποιήθηκε για την γεώτρηση του Macondo ήταν πιθανός ασταθής, με αποτέλεσμα το ξεμπλοκάρισμα του αζώτου. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

75 Η ομάδα έρευνας εντόπισε στον σχεδιασμό του γαλακτώματος τσιμέντου στοιχεία που θα μπορούσαν να συμβάλουν στην αποτυχία του φράγματος τσιμέντου, συμπεριλαμβανομένων των εξής: Το σημείο απόδοσης του γαλακτώματος ήταν εξαιρετικά χαμηλό για χρήση σε αφρώδες σκυρόδεμα, η οποία θα μπορούσε να αυξήσει το δυναμικό για την αστάθεια αφρού και το ξεμπλοκάρισμα αζώτου. Ένας μικρός όγκος γαλακτώματος, σε συνδυασμό με το μεγάλο εκτόπισμα και τη χρήση του διαχωριστήρα πετρελαίου βάσης, θα μπορούσε να αυξήσει το ενδεχόμενο μόλυνσης και το ξεμπλοκάρισμα του αζώτου. Ένα πρόσθετο αποαφριστικό χρησιμοποιήθηκε, το οποίο θα μπορούσε να αποσταθεροποιήσει το γαλάκτωμα τσιμέντου αφρού. Υγρά πρόσθετα απώλειας του ελέγχου δεν χρησιμοποιήθηκαν για την τσιμέντοση σε όλη τη ζώνη υδρογονανθράκων, το οποίο θα μπορούσε να επιτρέψει σχηματισμό ρευστών να διαπεράσουν το τσιμέντο. ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΤΣΙΜΕΝΤΟΥ H αποτελεσματική τοποθέτηση τσιμέντου είναι αναγκαία για την απομόνωση των ζωνών διαπερατών υδρογονανθράκων. Το σχέδιο της γεώτρησης Macondo για την τοποθέτηση του τσιμέντου ήταν να τοποθετηθεί στην κορυφή του τσιμέντου (TOC) 500ft. πάνω από τις προσδιοριζόμενες ρηχές ζώνες υδρογονανθράκων σε συμμόρφωση με τους κανονισμούς του Minerals Management Service (MMS). Το 500 ft TOC σχέδιο επιλέχθηκε για να: Ελαχιστοποίηση της υδροστατικής πίεσης του δακτύλιο κατά την τοποθέτηση του τσιμέντου, προκειμένου να αποφευχθεί χάσιμο της κυκλοφορίας. Αποφύγει τσιμεντοποίησης στην επόμενη συμβολοσειρά περιβλήματος και αποφυγή δημιουργίας ενός σφραγισμένου δακτύλιου. Ένας σφραγισμένος δακτύλιος θα αυξήσει τον κίνδυνο κατάρρευσης του περιβλήματος ή έκρηξης οφείλεται σε δακτυλιοειδή συσσώρευση πίεσης κατά τη διάρκεια της παραγωγής. Όταν το μοντέλο τοποθέτηση διεξήχθη χρησιμοποιώντας 21 μηχανισμούς κεντραρίσματος, τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η δυνατότητα διοχέτευσης πάνω από τις κύριες ζώνες υδρογονανθράκων θα πρέπει να μειωθεί. Η 7in. περίβλημα σωλήνωσης που είχαν αγοραστεί για την εργασία που πάρθηκαν με έξι ενσωματωμένους Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

76 μηχανισμού κεντραρίσματος. Επιπλέον 15 μηχανισμοί κεντραρίσματος ολίσθησης προήλθαν από την απογραφή της BP και αποστάλθηκαν στην εξέδρα Deepwater Horizon. Η ομάδα της BP της γεώτρησης του Macondo λανθασμένα πίστευαν ότι είχαν λάβει το λάθος μηχανισμό κεντραρίσματος. Αποφάσισαν να μην χρησιμοποιούν τους 15 μηχανισμούς κεντραρίσματος λόγω της ανησυχίας ότι οι μηχανισμοί κεντραρίσματος ολίσθησης θα μπορούσαν να αποτύχουν κατά την εκτέλεση του περιβλήματος και να προκαλέσουν ζημιά στο περίβλημα και σε όλη την συστοιχία του ΒΟΡ. Για να μετριάσουν τον κίνδυνο της διοχέτευσης σύνδεσαν με τη χρήση λιγότερων μηχανισμών κεντραρίσματος, οι έξι ενσωματωμένοι μηχανισμοί κεντραρίσματος είχαν τοποθετηθεί κατά μήκος και πάνω από τις κύριες ζώνες υδρογονανθράκων. ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΓΙΑ ΠΡΟΣΩΡΙΝΗ ΕΓΚΑΤΑΛΗΨΗ Η εργασία τσιμέντου αντλήθηκε με τις αναμενόμενες ποσότητες και επιστροφές πολφού. Η ομάδα της BP της γεώτρησης του Macondo χρησιμοποίησε την τελική ανύψωση της πίεση και την επιστροφή της, για να δηλώσει μια επιτυχημένη τοποθέτηση του τσιμέντου. Μετά από συζήτηση με τους εργολάβους της γεώτρησης του Macondo και ακολουθώντας ένα δέντρο αποφάσεων που αναπτύχθηκε από την ομάδα, η ομάδα αποφάσισε ότι δεν χρειαζόταν περαιτέρω αξιολόγηση εκείνη τη στιγμή. Μια μηχανική τεχνική πρακτική της BP (ETP) GP για ζωτικές απαιτήσεις σε απομόνωση κατά τις εργασίες γεώτρησης και εγκατάλειψης και αναστολής της γεώτρησης διευκρινίζει ότι το TOC θα πρέπει να είναι 1000 πόδια πάνω από κάθε διακριτή ζώνη διαπερατών σχηματισμών, και η συγκέντρωση θα πρέπει να επεκταθεί σε 100ft. πάνω από αυτές τις ζώνες. Εάν δεν πληρούνταν οι προϋποθέσεις αυτές, όπως στην περίπτωση του Deepwater Horizon, το TOC θα πρέπει να καθορίζεται από μια ''αποδεδειγμένη αξιολόγηση'' τεχνικής τσιμέντου, όπως η διεξαγωγή ενός αρχείου καταγραφής αξιολόγησης τσιμέντου, η οποία τυπικά θα πρέπει να γίνει κατά τη φάση ολοκλήρωσης του πηγαδιού. Η ομάδα έρευνας δεν έχει δει στοιχεία της τεκμηριωμένης αξιολόγησης κινδύνου σχετικά με τα εμπόδια δακτυλίου. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

77 4.2.2 ΤΑ ΕΜΠΟΔΙΑ ΥΠΟΣΤΡΩΜΑΤΩΝ ΔΕΝ ΑΠΟΜΟΝΩΣΑΝ ΤΟΥΣ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ Μετά τη μη αποδοτική απομόνωση του ταμιευτήρα λόγου του τσιμέντο του δακτυλίου, μια μηχανική βλάβη φραγμού έδωσε δυνατότητα εισόδου των υδρογονανθράκων στο φρεάτιο γεώτρησης. Η ομάδα έρευνας εξέτασε τρεις δυνατότητες για την είσοδο: Διείσδυση των κομματιών των υποστρωμάτων Διείσδυση μέσω του συστήματος στεγανής ανάρτησης στήλης της σωλήνωσης επένδυσης. Διείσδυση μέσω του περιβλήματος της παραγωγής και των συστατικών του. Τα διαθέσιμα στοιχεία και η ανάλυση που πραγματοποιήθηκε από την ομάδα έρευνας οδηγούν στο συμπέρασμα ότι η αρχική ροή στο πηγάδι ήρθε μέσα από τα κομμάτια εμποδίων των υπoστρωμάτων. ΚΟΜΜΑΤΙΑ ΥΠΟΣΤΡΩΜΜΑΤΩΝ Τα κομμάτια υποστρωμάτων περιλαμβάνουν ένα περιλαίμιο επιπλέον σωμάτων με δύο βαλβίδες ελέγχου, 7 ίντσες περίβλημα και ένα μεταφερόμενο υπόστρωμα ξύστρας. Αν οι υδρογονάνθρακες παραβιάσουν το φράγμα δακτυλίου τσιμέντου, η είσοδος στο περίβλημα θα έπρεπε να είχε προληφθεί με το τσιμέντο στην τροχιά υποστρωμάτων και των βαλβίδων ελέγχου στο περιλαίμιο του πλωτήρα. Η είσοδος της αρχικής εισροή και η ροή μέσω των υποστρωμάτων επιβεβαιώθηκε με εκτεταμένους ελέγχους με το λογισμικό OLGA και μοντελοποίησης της δυναμικής ροής της γεωτρήσεως και σε σύγκριση με πιέσεις και ροές που παρατηρήθηκαν στα δεδομένα σε πραγματικό χρόνο. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

78 Σχήμα 4.2: Φραγμός υποστρωμάτων Η ομάδα έρευνα διαπίστωσε τις ακόλουθες πιθανές αστοχίες που μπορεί να συνέβαλαν στην αποτυχία των κομματιών του υποστρώματος τσιμέντου για να αποφθεχθεί η διείσδυση υδρογονανθράκων: Μόλυνση των κομματιών του υποστρώματος τσιμέντου με ξεμπλοκάρισμα του αζώτου από το νιτροκαρβιδίο τσιμέντο αφρού. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

79 Μόλυνση των κομματιών του υποστρώματος τσιμέντου από τον πολφό στο φρεάτιο γεώτρησης. Ανεπαρκής σχεδιασμός των κομματιών του υποστρώματος τσιμέντου. Εναλλαγή των κομματιών του υποστρώματος τσιμέντου με τον πολφό στην ποντικότρυπα (rat hole). Ένας συνδυασμός αυτών των παραγόντων. Τρεις πιθανοί τρόποι αστοχίας για το κολάρο πλωτήρα εντοπίστηκαν: Ζημιές που προκλήθηκαν από τις συνθήκες υψηλού φορτίου που απαιτείται για τη δημιουργία κυκλοφορία. Η αποτυχία της στεφάνης επίπλευσης για τη μετατροπή λόγω της ανεπαρκούς ροής. Αποτυχία των βαλβίδων ελέγχου για να σφραγίσει. ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΤΕΓΑΝΗΣ ΑΝΑΡΤΗΣΗΣ ΣΩΛΗΝΩΣΗΣ ΕΠΕΝΔΥΣΗΣ Το σύστημα στεγανής ανάρτησης στήλης σωλήνωσης επένδυσης είχε εγκατασταθεί σύμφωνα με τη διαδικασία εγκατάστασης, και η θετική πίεση δοκιμής επαλήθευσε την ακεραιότητα της στήλης. Κατά τον χρόνο του ατυχήματος, το συγκρότημα της στήλης δεν ήταν μηχανικά κλειδωμένο στο περίβλημα του φρέατος. Σε αυτό το σενάριο, η μηχανική ανάλυση εντοπίζει ότι είναι δυνατό το συγκρότημα στήλης να ανέβει εάν επαρκής δύναμη εφαρμοστή. Δυνάμεις ανόρθωσης πλησίασαν (αν το περίβλημα ασφαλίστηκε με τσιμέντο), αλλά δεν ήταν αρκετές, τα φορτία δεν ήταν επαρκής για να ανατρέψουν τη στήλη κατά την δοκιμή αρνητικής πίεσης. Ωστόσο, η ανάλυση δείχνει ότι με συνεχή ροή από τη δεξαμενή, η θερμοκρασία του περιβλήματος συμβολοσειράς θα είχε αυξηθεί, προσθέτοντας έτσι τη δύναμη ανύψωσης που προκύπτει από την θερμική επιμήκυνση του σωλήνα. Σε αυτή την περίπτωση, είναι πιθανό ότι σύστημα στεγανής ανάρτησης στήλης σωλήνωσης επένδυσης θα μπορούσε να αρθεί και μια πρόσθετη διαδρομή ροής θα μπορούσε να είχε δημιουργηθεί μια παρατεταμένη περίοδος ροής στο πηγάδι. Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

80 Διάγραμμα 4.1: Τεστ Θετικής πίεσης Η ΔΟΚΙΜΗ ΑΡΝΗΤΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ ΕΓΙΝΕ ΔΕΚΤΗ,ΑΝ ΚΑΙ ΔΕΝ ΕΙΧΕ ΑΠΟΔΕΙΧΘΕΙ Περίπου 10 1/2 ώρες μετά την ολοκλήρωση της εργασίας τσιμέντου, η θετική δοκιμή ακεραιότητας πίεσης άρχισε. Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση της θετικής πίεσης δοκιμής σε psi, η δοκιμή αρνητικής πίεσης διεξήχθη. Ο στόχος της αρνητικής πίεσης δοκιμής ήταν να δοκιμαστεί η ικανότητα των μηχανικών εμποδίων για να αντέχουν τις διαφορές πιέσεις που θα υπάρξουν κατά τη διάρκεια μεταγενέστερων εργασιών, η μείωση της υδροστατικής κεφαλής στο θαλασσινό νερό και η αποσύνδεση του BOP και του riser. Η ομάδα έρευνα κατάληξε στο συμπέρασμα ότι οι αρνητικές πίεσης αποτελεσμάτων των δοκιμών έδειξαν ότι και η ακεραιότητα δεν είχε αποδειχθεί. Η κατάσταση αυτή δεν είχε αναγνωριστεί κατά το χρόνο της δοκιμής ως εκ τούτου, τα διορθωτικά μέτρα δεν ελήφθησαν. Κατά τη διάρκεια της αρνητικής πίεσης δοκιμής, το πηγάδι τοποθετήθηκε σε μία κατάσταση κάτωθεν της ισορρόπησης όταν η υδροστατική πίεση στο φρεάτιο γεώτρησης μειωθεί κάτω από την πίεση ταμιευτήρα. Για την προετοιμασία αυτής της δοκιμή, πολφός στη γραμμή ώθηση στη γραμμή τσοκ, στη γραμμή καταστολής, στο σωλήνα διάτρησης και στο άνω παραγωγής περίβλημα εκτοπίστηκε σε θαλασσινό νερό. Για να παρέχει διαχωρισμό μεταξύ του πολφού και του Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013

81 θαλασσινό νερό στο περίβλημα, ένας διαχωριστής αντλήθηκε κάτω στον σωλήνα γεώτρησης πριν του θαλασσινού νερού. Σχήμα 4.3: Πιθανή εισχώρηση του διαχωριστήρα στην γραμμή καταστολής Με τα βαρύτερα ρευστά στη θέση του, το δακτυλιοειδές ΒΟP είχε κλείσει για να απομονώσει την υδροστατική κεφαλή των υγρών στο σωλήνα ανύψωσης από το πηγάδι. Κατά το χρόνο αυτό, τo δακτυλιοειδής ΒΟP δεν σφραγίστηκε γύρω από την οπή της γεώτρησης, με αποτέλεσμα διαρροής βαρύ διαχωριστήρα πέραν του δακτυλιοειδούς BOP. Μετά την προσαρμογή του ρυθμιστή υδραυλικής πίεσης για το δακτυλιοειδές BOP, μια αποτελεσματική σφράγιση καθιερώθηκε. Η υπολειμματική πίεση 1260 psi στο σωλήνα διάτρησης υπέστη αφαίμαξη μακριά από το φρέαρ. Σύμφωνα με Μάρθα Θεοδωρίδου-Παπαδόπουλος Κων/νος Έτος: 2013