Burkolat kialakítása

a burkolat húrjának megtervezéséhez ismernie kell a következőket:

• a kút célja
• geológiai keresztmetszet
• elérhető burkolat és bitméret
• Cementálási és fúrási gyakorlatok
• fúrótorony teljesítménye
• biztonsági és környezetvédelmi előírások

az optimális megoldás elérése érdekében a tervezőmérnöknek figyelembe kell vennie a burkolatot egy egész fúrórendszer részeként. A tervezési folyamatban részt vevő elemek rövid leírása a következő.

tervezési cél

a kút tervének és burkolatának kidolgozásáért felelős mérnöknek számos olyan feladattal kell szembenéznie, amelyek röviden leírhatók.

• biztosítsa a kút mechanikai integritását azáltal, hogy olyan tervezési alapot biztosít, amely figyelembe veszi a kút élettartama alatt felmerülő összes várható terhelést.
• tervezzen húrokat a kút költségeinek minimalizálása érdekében a kút élettartama alatt.
• adjon egyértelmű dokumentációt a tervezési alapról a kút telephelyén működő személyzet számára. Ez segít megelőzni a tervezési boríték túllépését az eredeti kialakításban nem figyelembe vett terhelések alkalmazásával.

bár a cél a megbízható kútépítés minimális költséggel történő biztosítása, időnként meghibásodások fordulnak elő. A legtöbb dokumentált hiba azért fordul elő, mert a csövet olyan terhelésnek tették ki, amelyre nem tervezték. Ezeket a hibákat “off-design” hibáknak nevezzük. Az” on-design ” hibák meglehetősen ritkák. Ez azt jelenti, hogy a burkolat tervezési gyakorlata többnyire konzervatív. Sok hiba fordul elő a kapcsolatoknál. Ez azt jelenti, hogy vagy a terepi smink gyakorlatok nem megfelelőek, vagy a csatlakozás tervezési alapja nincs összhangban a cső-karosszéria tervezési alapjával.

vissza az elejére

tervezési módszer

a tervezési folyamat két különálló szakaszra osztható.

előzetes tervezés

jellemzően a legnagyobb megtakarítási lehetőségek vannak jelen a feladat végrehajtása során. Ez a tervezési szakasz a következőket tartalmazza:

• adatgyűjtés és értelmezés
• a burkolat cipőm mélységének és a húrok számának meghatározása
• furat-és burkolatméretek kiválasztása
• Sársúlyú kialakítás
• irányított kialakítás

az összegyűjtött adatok minősége nagy hatással lesz a burkolat méretének megfelelő megválasztására és a cipő mélysége, valamint a burkolat tervezési céljának sikeres teljesítése.

vissza az elejére

részletes tervezés

a részletes tervezési szakasz magában foglalja a cső súlyainak és osztályainak kiválasztását az egyes burkolathúrokhoz. A kiválasztási folyamat a csőértékek és a tervezési terhelések összehasonlításából és a minimálisan elfogadható biztonsági előírások (azaz a tervezési tényezők) alkalmazásából áll. A költséghatékony kialakítás megfelel az összes tervezési kritériumnak a legolcsóbb rendelkezésre álló csővel.

szükséges információk

a következő tételek egy ellenőrzőlista, amely a kúttervezők/burkolattervezők támogatására szolgál mind az előzetes, mind a részletes tervezésben.

• képződési tulajdonságok: pórusnyomás; képződési törésnyomás; képződési szilárdság( fúrólyuk meghibásodása); hőmérsékletprofil; a só-és palagázzónák elhelyezkedése; az áteresztő zónák elhelyezkedése; kémiai stabilitási/érzékeny palák (iszap típusa és expozíciós idő); keringésvesztési zónák, sekély gáz; édesvízi homok elhelyezkedése; valamint H2S és/vagy CO2 jelenléte.
• Irányadatok: felszíni elhelyezkedés; geológiai cél(ok); és kútinterferenciaadatok.
• minimális átmérő követelmények: a fúrási és termelési célok teljesítéséhez szükséges minimális furatméret; fakitermelő szerszám külső átmérője (OD); csőméret(ek); csomagoló és kapcsolódó berendezések követelményei; felszín alatti biztonsági szelep OD (offshore well); és Teljesítési követelmények.
• gyártási adatok: packer-folyadék sűrűsége; előállított-folyadék összetétele; és a legrosszabb esetben előforduló terhelések a befejezési, gyártási és workover műveletek során.
• egyéb: rendelkezésre álló készlet; szabályozási követelmények; és a fúrótorony felszerelésének korlátai.

vissza a lap tetejére

előzetes tervezési módszer

• az előzetes tervezés célja:
• burkolat és a megfelelő fúrófej méretek
• burkolat beállítási mélység
• a burkolat húrjainak száma

a burkolat programja (kútterv) az előzetes tervezés eredményeként érhető el. A burkolatprogram tervezése három fő lépésben valósul meg:

• Mud program készül
• a burkolat méretei és a megfelelő fúrófej méretek meghatározása
• az egyes burkolathúrok beállítási mélysége megtalálható

Mud program

a burkolat kialakításában használt legfontosabb iszapprogram paraméter a “sár súlya.”A teljes sár programot a következők határozzák meg:

• Pórusnyomás
• képződési szilárdság (törés és fúrás stabilitása)
• Litológia
• lyuk tisztítás és dugványok szállítási képesség
• potenciális képződési károsodás, stabilitási problémák és fúrási sebesség
• formáció értékelési követelmény
• Környezetvédelmi és szabályozási követelmények

vissza az elejére

lyuk-és csőátmérők

a lyuk-és Burkolatátmérők a következőkben tárgyalt követelményeken alapulnak.

gyártás

a gyártóberendezések követelményei a következők:

• cső
• felszín alatti biztonsági szelep
• Merülő szivattyú és gáz lift tüske mérete
• befejezési követelmények (pl. kavics csomagolás)
• mérlegelése az előnyeit megnövekedett cső teljesítménye nagyobb cső ellen a magasabb költségek nagyobb burkolat élettartama alatt a jól

Értékelés

az értékelési követelmények közé tartozik a naplózás értelmezése és a Szerszámátmérők.

fúrás

fúrási követelmények a következők:

• minimális bitátmérő a megfelelő irányvezérléshez és fúrási teljesítményhez
• rendelkezésre álló fúrólyuk-berendezések
• fúrótorony SPECIFIKÁCIÓK
• rendelkezésre álló fúvásmegelőző (Bop) berendezések

ezek a követelmények általában befolyásolják a végső furat vagy burkolat átmérőjét. Emiatt a burkolat méretét belülről kifelé kell meghatározni, a lyuk aljától kezdve. A tervezési sorrend általában a következő:

• megfelelő csőméret van kiválasztva, a tartály beáramlása és a cső szívóteljesítménye alapján
• a szükséges gyártási burkolat méretét meghatározzák, figyelembe véve a befejezési követelményeket
• a fúrófej átmérője a furat termelési szakaszának fúrásához van kiválasztva, figyelembe véve a fúrási és cementálási előírásokat
• a legkisebb burkolat, amelyen keresztül a fúrófej áthalad, meghatározásra kerül
• a folyamat ismétlődik

nagy költségmegtakarítás lehetséges azáltal, hogy agresszívebbé válnak (kisebb hézagokat használva) az előzetes tervezési szakasz része. Ez volt a slimhole fúrás növekvő népszerűségének egyik fő motivációja. A tipikus burkolat – és kőzetbitméreteket az 1. táblázat tartalmazza.

• 

  1. táblázat-általánosan használt Bitméretek, amelyek áthaladnak az API burkolaton

• 

  1. táblázat Folytatás-általánosan használt Bitméretek, amelyek áthaladnak az API burkolaton

Back to top

Burkolatcipő mélységek és húrok száma

a fúróbit és a burkolatméretek kiválasztását követően meg kell határozni az egyes burkolathúrok beállítási mélységét. A hagyományos rotációs fúrási műveleteknél a beállítási mélységeket elsősorban az iszap súlya és a törési gradiens határozza meg, amint azt az ábra vázlatosan ábrázolja. 1, amelyet néha jól tervnek hívnak. Az ekvivalens iszaptömeg (EMW) a nyomás osztva a valódi függőleges mélységgel, és lbm/gal egységekre konvertálva. Az EMW egyenlő a tényleges iszaptömeggel, ha a folyadékoszlop egyenletes és statikus. A pórus-és törésgradiens vonalakat jól mélység vs.EMW diagramon kell megrajzolni. Ezek a folytonos vonalak az ábrán. 1. Biztonsági margókat vezetnek be, törött vonalakat húznak, amelyek meghatározzák a tervezési tartományokat. Az előre jelzett pórusnyomástól és törési gradienstől való eltolás névlegesen a rúgási toleranciát és a fúrás során megnövekedett ekvivalens keringő sűrűséget (ECD) jelenti. Kétféle módon lehet megbecsülni a beállítási mélységeket ebből az ábrából.

• 

  Fig. 1-burkolat beállítási mélység-alulról felfelé tervezés.

vissza az elejére

alulról felfelé tervezés

ez a szokásos módszer a burkolat ülés kiválasztására. Az ábra A pontjától. 1 (A teljes mélységnél szükséges legnagyobb iszaptömeg) húzzon függőleges vonalat felfelé a B pontig.a védő 7 5/8-in. a burkolat húrját a B pontnak megfelelő 12 000 lábra kell állítani, hogy lehetővé tegye a biztonságos fúrást az AB szakaszon. A következő burkolat beállítási mélységének meghatározásához rajzoljon egy vízszintes vonalat BC majd egy függőleges vonalat CD. Ilyen módon a D pontot a 9 5/8-in beállítására határozzuk meg. burkolat 9500 ft-on. Az eljárást megismételjük más burkolathúroknál, általában addig, amíg el nem érünk egy meghatározott felületi burkolatmélységet.

felülről lefelé tervezés

a 16 hüvelyk beállítási mélységétől. felületi burkolat (itt feltételezzük, hogy 2000 láb), húzzon függőleges vonalat a törési gradiens szaggatott vonalától, A ponttól a pórusnyomás szaggatott vonaláig, B pont. burkolat körülbelül 9800 ft. Rajzoljon vízszintes vonalat a B ponttól a pontozott frac gradiens vonallal való metszéspontig a C pontban; ezután rajzoljon függőleges vonalat a D ponthoz a pórusnyomás-görbe metszéspontjában. Ez létrehozza a 9 5/8-in. burkolat beállítási mélység. Ezt a folyamatot addig ismételjük, amíg el nem érjük az alsó lyukat.

e két módszerrel kapcsolatban számos dolgot meg kell figyelni. Először is, nem feltétlenül adják meg ugyanazt a beállítási mélységet. Másodszor, nem feltétlenül adnak azonos számú húrot. A felülről lefelé irányuló kialakításban az alsó lyuk nyomását egy kis mennyiség kihagyja, amely rövid 7 in-t igényel. vonalhajózási szakasz. Ez az enyhe hiba a felületi burkolat mélységének visszaállításával javítható. A felülről lefelé irányuló módszer inkább olyan, mint egy kút fúrása, amelyben a burkolat szükség esetén be van állítva az előző burkolat cipőjének védelme érdekében. Ez az elemzés segíthet előre jelezni a további húrok szükségességét, mivel a pórusnyomás és a törésgradiens görbék némi bizonytalansággal járnak.

a gyakorlatban számos szabályozási követelmény befolyásolhatja a cipő mélységének kialakítását. Ezeket a tényezőket a következőkben tárgyaljuk.

vissza az elejére

Furatstabilitás

ez lehet az iszap súlyának, eltérésének és a kútfurat falának feszültségének függvénye, vagy kémiai jellegű lehet. A lyukstabilitási problémák gyakran időfüggő viselkedést mutatnak (a cipő kiválasztása a behatolási sebesség függvénye). Figyelembe kell venni a sózónák műanyag áramló viselkedését is.

differenciális ragasztás

a differenciálisan beragadás valószínűsége növekszik:

• a fúrólyuk és a képződmény közötti nyomáskülönbség növekedése
• a képződmény permeabilitásának növekedése
• a fúrófolyadék folyadékveszteségének növekedése (azaz vastagabb iszappogácsa)

zonális izoláció. A sekély édesvízi homokot el kell különíteni a szennyeződés megelőzése érdekében. Az elveszett keringési zónákat el kell különíteni, mielőtt a nagyobb nyomású képződmény behatolna.

vissza az elejére

irányított fúrás vonatkozik

a burkolat húr gyakran fut után egy szög épület szakasz már fúrt. Ezzel elkerülhető a fúrólyuk ívelt részében a kulcsszedési problémák a fal és a fúrócső közötti megnövekedett normál erő miatt.

az előrejelzett képződési tulajdonságok bizonytalansága

a feltáró kutak gyakran további húrokat igényelnek a pórusnyomás és a törésgradiens előrejelzéseinek bizonytalanságának kompenzálására.

egy másik megközelítés, amely a burkolat beállítási mélységeinek meghatározására használható, a gradiensek helyett a képződési és repesztési nyomások és a furatmélység ábrázolásán alapul. 2.ábra. 1. Ez az eljárás azonban általában sok húrt eredményez, és nagyon konzervatívnak tekinthető.

• 

  Fig. 2-burkolat beállítási mélység-felülről lefelé tervezés.

a burkolat beállítási mélységének megválasztásának problémája bonyolultabb a feltáró kutakban, mivel nincs információ a geológiáról, a pórusnyomásokról és a törési nyomásokról. Ilyen helyzetben számos feltételezést kell tenni. Általában a képződési nyomásgradienst 0,54 psi/ft-nak vesszük 8000 lábnál kisebb furatmélység esetén, és 0,65 psi/ft-nak vesszük 8000 lábnál nagyobb mélység esetén. A túlterhelt gradienseket sekély mélységben általában 0,8 psi/lábnak, nagyobb mélységeknél pedig 1,0 psi/lábnak tekintik.

vissza az elejére

TOC mélység

az egyes burkolathúrok Top-of-cement (TOC) mélységét az előzetes tervezési szakaszban kell kiválasztani, mert ez a kiválasztás befolyásolja a tengelyirányú terheléseloszlásokat és a részletes tervezési szakaszban használt külső nyomásprofilokat. A TOC mélységek általában a következőkön alapulnak:

• zonális elkülönítés
• szabályozási követelmények
• korábbi cipő mélység
• Formációs szilárdság
• kihajlás
• gyűrűs nyomás felhalmozódás (tenger alatti kutakban)

a kihajlási számításokat csak a részletes tervezési szakaszban hajtják végre. Ezért a TOC mélysége a kihajlás-elemzés eredményeként beállítható, hogy bizonyos esetekben csökkentse a kihajlást.

Irányterv

burkolattervezés céljából az irányterv létrehozása a felszíntől a geológiai célokig tartó kútút meghatározásából áll. Az irányterv befolyásolja a burkolat kialakításának minden aspektusát, beleértve:

• sár tömeg és sár kémia kiválasztása a lyuk stabilitásához
• Cipőülés kiválasztása
• burkolat axiális terhelési profilok
• burkolat kopása
• hajlítási feszültségek
• kihajlás

olyan tényezőkön alapul, amelyek magukban foglalják:

• geológiai célok
• felszíni hely
• Interferencia más kútfúrók
• nyomaték és ellenállás megfontolások
• burkolat kopási megfontolások
• Fenéklyuk szerelvény
• fúró-bit teljesítmény a helyi geológiai környezetben

annak érdekében, hogy figyelembe vegyék a tervezett építési, csepp-és fordulási aránytól való eltérést, amelyek az alkalmazott bha-k és az alkalmazott működési gyakorlatok miatt következnek be, a magasabb kutyalábak gyakran a fúrólyukon helyezkednek el. Ez növeli a kiszámított hajlítási feszültséget a részletes tervezési szakaszban.

vissza az elejére

részletes tervezési módszer

terhelési esetek

a megfelelő súlyok, fokozatok és csatlakozások kiválasztásához a részletes tervezési szakaszban hangmérnöki megítélés alapján meg kell határozni a tervezési kritériumokat. Ezek a kritériumok általában a terhelési esetekből és azok megfelelő tervezési tényezőiből állnak, amelyeket összehasonlítanak a csőértékekkel. A terhelési eseteket általában olyan kategóriákba sorolják, amelyek a következőket tartalmazzák:

• Burst terhelések
• fúrási terhelések
• termelési terhelések
• összecsukási terhelések
• axiális terhelések
• futási és cementálási terhelések
• szerviz terhelések

vissza top

tervezési tényezők (DF)

………………..(1)

ahol

DF = tervezési tényező (a minimálisan elfogadható biztonsági tényező) és

SF = biztonsági tényező.

Ebből következik, hogy

………………..(2)

ezért a terhelést a DF-vel megszorozva közvetlen összehasonlítást lehet végezni a cső besorolásával. Mindaddig, amíg a névleges érték nagyobb vagy egyenlő a módosított terheléssel (amelyet tervezési terhelésnek nevezünk), a tervezési kritériumok teljesültek.

vissza a lap tetejére

egyéb megfontolások

a burst, collapse és axiális megfontolásokon alapuló tervezés elvégzése után egy kezdeti tervezés érhető el. A végleges tervezés elérése előtt meg kell oldani a tervezési kérdéseket (csatlakozás kiválasztása, kopás és korrózió). Ezenkívül más megfontolások is belefoglalhatók a tervezésbe. Ezek a megfontolások a háromtengelyes feszültségek a kombinált terhelés miatt (pl. ballonozás és hőhatások)—ezt gyakran “élettartam-elemzésnek” nevezik; egyéb hőmérsékleti hatások; és kihajlás.

terhelések a burkolaton és a csővezetékeken

egy adott burkolat kialakításának értékeléséhez terheléskészletre van szükség. A burkolat terhelése a következőkből származik:

• a burkolat futtatása
• a burkolat cementálása
• későbbi fúrási műveletek
• termelési és kútmegmunkálási műveletek

a burkolat terhelése elsősorban nyomásterhelés, mechanikai terhelés és hőterhelés. A nyomásterhelést a burkolaton belüli folyadékok, a cement és a burkolaton kívüli folyadékok, a fúrás és a munkaátviteli műveletek által a felületre gyakorolt nyomás, valamint a fúrás és a gyártás során keletkező nyomás okozza.

a mechanikai terhelések a következőkhöz kapcsolódnak:

• burkolat függő súlya
• Ütésterhelés futás közben
• Csomagolóterhelés gyártás és átdolgozás közben
• Akasztóterhelés

a burkolatban fúrással, gyártással és átdolgozással indukálják a hőmérsékletváltozásokat és az ebből eredő hőtágulási terheléseket, és ezek a terhelések cementálatlan időközönként kihajlást (hajlítási feszültséget) okozhatnak.

az előzetes burkolat tervezésénél jellemzően használt burkolatterhelések a következők:

• külső nyomásterhelés
• belső nyomásterhelés
• mechanikai terhelés
• hőterhelés és Hőmérséklethatások

azonban minden üzemeltető vállalatnak általában saját tapasztalata alapján saját tervezési terhelése van a burkolathoz. Ha egy adott vállalat számára burkolatot tervez, akkor ezt a terhelési információt tőlük kell beszerezni. Mivel olyan sok lehetséges terhelés van, amelyet ki kell értékelni, a burkolat tervezésének nagy részét manapság olyan számítógépes programokkal végzik, amelyek előállítják a megfelelő terhelési készleteket (gyakran egy adott operátorra szabva), értékelik az eredményeket, és néha automatikusan meghatározzák a minimális költségű tervezést.

vissza az elejére

figyelemre méltó papírok OnePetro

Adams, A. J. and Hodgson, T. 1999. A burkolat / cső tervezési kritériumainak kalibrálása szerkezeti megbízhatósági technikák alkalmazásával. SPE fúró & Compl 14 (1): 21-27. SPE-55041-PA. http://dx.doi.org/10.2118/55041-PA.

Adams, A. J. és MacEachran, A. 1994. Hatása burkolat kialakítása hőtágulás folyadékok zárt Annuli. SPE fúró & Compl 9 (3): 210-216. SPE-21911-PA. http://dx.doi.org/10.2118/21911-PA.

Halal, A. S. és Mitchell, R. F. 1994. Burkolat kialakítása a csapdába esett gyűrűs nyomás felhalmozódásához. SPE fúró & Compl 9 (2): 107-114. SPE-25694-PA. http://dx.doi.org/10.2118/25694-PA.

Halal, A. S., Mitchell, R. F. és Wagner, R. R. 1997. Több húros burkolat kialakítása Kútfej mozgással. Bemutatták az SPE termelési műveletek szimpóziumán, Oklahoma City, Oklahoma, USA, március 9-11. SPE-37443-MS. http://dx.doi.org/10.2118/37443-MS.

Hammerlindl, D. J. 1977. Mozgás, erők, és hangsúlyozza kapcsolódó kombinált cső húrok zárt Packers. J Pet Technol 29 (2): 195-208; Ford., AIME, 263. SPE-5143-PA. http://dx.doi.org/10.2118/5143-PA.

Klementich, E. F. és Jellison, M. J. 1986. Az élettartam modell burkolat húrok. SPE fúró Eng 1 (2): 141-152. SPE-12361-PA. http://dx.doi.org/10.2118/12361-PA.

Prentice, C. M. 1970. “Maximális Terhelés” Burkolat Kialakítása. J. Pet Tech 22 (7): 805-811. SPE-2560-PA. http://dx.doi.org/10.2118/2560-PA.

vissza az elejére

figyelemre méltó könyvek

Aadnoy, B. S. 2010 Modern jól Design. Rotterdam, Hollandia: Balkema Publications. WorldCat eBook vagy WorldCat

CIRIA Report 63, racionalizálása biztonsági és használhatósági tényezők szerkezeti kódok. 1977. London: Építőipari kutatási és Információs Egyesület. WorldCat

Det Norske Veritas. 1981. A tengeri szerkezetek tervezésére, építésére és ellenőrzésére vonatkozó szabályok. Hovik, Norvégia: DNV. WorldCat

Economides, M. J., Waters, L. T. és Dunn-Norman S. 1998. Kőolajkút Építése. New York City: John Wiley & Fiai. WorldCat

EUROCODE 3, acélszerkezetekre vonatkozó közös egységes szabályok. 1984. Az Európai Közösségek Bizottsága. WorldCat

Mitchell, R. F.: “burkolat kialakítása” a Fúrástechnikában, Szerk. R. F. Mitchell, vol. 2 of Petroleum Engineering Handbook, Szerk. L. W. Tó. (USA: Kőolajmérnökök Társasága, 2006). 287-342. SPEBookstore és WorldCat

Mitchell, R. F., & Miska, S. (Szerk.). (2011). A Fúrástechnika alapjai. Richardson, TX: Kőolajmérnökök társasága. SPEBookstore és WorldCat

Rabia, H. 1987. A burkolat kialakításának alapjai. London: Graham & Trotman. WorldCat

ajánlások a szerkezeti tervezésre vonatkozó rakodási és biztonsági előírásokhoz. 1978. 36. sz. jelentés, Nordic Committee on Building Regulations, NKB, Koppenhága. WorldCat

vissza az elejére

egyéb figyelemre méltó papírok

Bull. D7, burkolat leszállási ajánlások, első kiadás. 1955. Dallas: API. Szabvány: API-BULL D7

Rackvitz, R. és Fiessler, B. 1978. Szerkezeti Megbízhatóság Kombinált Véletlenszerű Terhelési Szekvenciák Mellett. Számítógépek és szerkezetek 9: 489. Absztrakt

vissza az elejére

burkolat kialakítása WorldCat list

Lásd még

burkolat és cső

kockázatalapú burkolat tervezés

PEH:Burkolat_design