케이싱 디자인

케이싱 문자열을 디자인하려면,하나의 지식이 있어야합니다:

• 우물의 목적
• 지질 횡단면
• 사용 가능한 케이싱 및 비트 크기
• 시멘트 및 시추 관행
• 장비 성능
• 안전 및 환경 규제

최적의 솔루션에 도달하기 위해 설계 엔지니어는 케이싱을 전체 드릴링 시스템의 일부로 고려해야합니다. 디자인 프로세스에 관련된 요소에 대한 간략한 설명이 다음에 표시됩니다.

설계 목표

우물 계획 및 케이싱 설계 개발을 담당하는 엔지니어는 간단히 특성화 할 수있는 여러 가지 작업에 직면 해 있습니다.

• 우물의 수명 동안 발생할 수 있는 모든 예상 하중을 설명하는 설계 기초를 제공하여 우물의 기계적 무결성을 보장합니다.
• 디자인 문자열은 우물의 수명 동안 잘 비용을 최소화 할 수 있습니다.
• 는 우물 위치에 조작상 인원에게 디자인 기초의 명확한 문서를 제공합니다. 이것은 원래 디자인에서 고려되지 않는 부하의 적용에 의해 디자인 봉투를 초과하는 것을 방지하는 데 도움이 될 것입니다.

의도는 최소한의 비용으로 신뢰할 수있는 우물 건설을 제공하는 것이지만 때때로 고장이 발생합니다. 문서화 된 대부분의 고장은 파이프가 설계되지 않은 하중에 노출 되었기 때문에 발생합니다. 이러한 오류를”오프 디자인”오류라고 합니다. “온 디자인”실패는 다소 드뭅니다. 이는 케이스 디자인 관행이 대부분 보수적이라는 것을 의미합니다. 연결에서 많은 오류가 발생합니다. 이는 어느 필드 메이크업 관행이 적절하지 않거나 연결 설계 기준이 파이프 바디 설계 기준과 일치하지 않음을 의미합니다.

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설계 방법

설계 프로세스는 두 단계로 나눌 수 있습니다.

예비 설계

이 작업을 수행하는 동안 일반적으로 돈을 절약 할 수있는 가장 큰 기회가 있습니다. 이 디자인 단계에는 다음이 포함됩니다:

• 데이터 수집 및 해석
• 케이싱 슈 깊이와 현의 수 결정
• 구멍 및 케이싱 크기의 선택
• 진흙 무게 설계
• 방향 설계

수집된 데이터의 품질은 케이싱 크기의 적절한 선택에 큰 영향을 미칠 것이다.그리고 신발 깊이와 케이싱 설계 목표가 성공적으로 충족되는지 여부.

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상세 설계

상세 설계 단계에는 각 케이싱 스트링의 파이프 중량 및 등급 선택이 포함됩니다. 선택 프로세스는 파이프 정격을 설계 하중과 비교하고 최소 허용 안전 표준(즉,설계 요인)을 적용하는 것으로 구성됩니다. 비용 효과적인 디자인은 가장 작은 비싼 유효한 관을 가진 모든 설계 기준을 만납니다.

필수 정보

다음에 나열된 항목은 예비 설계 및 세부 설계 모두에서 우물 계획자/케이싱 설계자를 돕기 위해 제공되는 체크리스트입니다.

• 형성 특성:기공 압력;형성 파괴 압력;형성 강도(시추공 실패);온도 프로파일; 압착의 위치 소금 및 셰일 영역;투과 영역의 위치;화학적 안정성/민감한 혈암(진흙 유형 및 노출 시간);손실 순환 영역,얕은 가스;담수 모래의 위치;및 물 및/또는 이산화탄소의 존재.
• 방향성 데이터:표면 위치;지질 학적 표적(들);및 잘 간섭 데이터.
• 최소 직경 요구 사항:드릴링 및 생산 목표를 충족하는 데 필요한 최소 구멍 크기;로깅 공구 외경(외경);튜브 크기;포장기 및 관련 장비 요구 사항;지하 안전 밸브 외경(해양 우물); 그리고 완료 필요조건.
• 생산 데이터:패커-유체 밀도;생산-유체 조성;완료,생산 및 개 수용 작업 중에 발생할 수있는 최악의 하중.
• 기타:사용 가능한 재고;규제 요구 사항 및 장비 장비 제한.

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예비 설계 방법

• 예비 설계의 목적은:
• 케이싱 및 해당 드릴 비트 크기
• 케이싱 설정 깊이
• 케이싱 스트링의 수

케이싱 프로그램(우물 계획)은 예비 설계의 결과로서 얻어진다. 케이싱 프로그램 설계는 세 가지 주요 단계로 수행됩니다:

머드 프로그램

케이싱 설계에 사용되는 가장 중요한 머드 프로그램 파라미터는”머드 무게.”완전한 진흙 프로그램은 다음에서 결정됩니다:

• 기공 압력
• 형성 강도(파단 및 시추공 안정성)
• 석판학
• 구멍 세척 및 절단 수송 능력
• 잠재적 형성 손상,안정성 문제 및 드릴링 속도
• 형성 평가 요건
• 환경 및 규제 요건

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구멍 및 파이프 직경

구멍 및 케이싱 직경은 다음에 논의 된 요구 사항을 기반으로합니다.

생산

생산 설비 요구 사항은 다음과 같습니다:

• 배관
• 지하 안전 밸브
• 잠수정 펌프 및 가스 리프트 맨드릴 크기
• 완료 요구 사항(예:자갈 포장)
• 웰의 수명 동안 더 큰 케이싱의 높은 비용에 대한 더 큰 튜브의 튜빙 성능 증가의 이점을 계량

평가

평가 요구 사항에는 로깅 해석 및 공구 직경이 포함됩니다.

드릴링

드릴링 요구 사항은 다음과 같습니다:

• 적절한 방향 제어 및 드릴링 성능을 위한 최소 비트 직경
• 사용 가능한 다운홀 장비
• 장비 사양
• 사용 가능한 분출 방지(밥)장비

이러한 요구 사항은 일반적으로 최종 구멍 또는 케이싱 직경에 영향을 미칩니다. 이 때문에 케이싱 크기는 구멍의 바닥부터 바깥쪽으로 내부에서 결정되어야합니다. 디자인 순서는 일반적으로 다음과 같습니다:

• 저수지 유입 및 튜브 흡입 성능에 따라 적절한 튜브 크기가 선택됩니다
• 필요한 생산 케이싱 크기는 완료 요구 사항을 고려하여 결정됩니다
• 드릴 비트의 직경은 드릴링 및 접합 규정을 고려하여 구멍의 생산 섹션을 드릴링하기 위해 선택됩니다
• 드릴 비트가 통과 할 가장 작은 케이싱이 결정됩니다
• >이 과정은 반복

큰 비용 절감이 동안(작은 간극을 사용하여)더 공격적으로 될 수 있습니다 예비 설계 단계의 일부. 이 슬림 홀 드릴링의 증가 인기에 주요 동기 중 하나가되었습니다. 일반적인 케이싱 및 록 비트 크기는 표 1 에 나와 있습니다.

• 

  표 1-일반적으로 사용되는 비트 크기

• 

  표 1 계속-일반적으로 사용되는 비트 크기

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케이싱 슈 깊이 및 문자열 수

드릴비트 및 케이싱 크기 선택에 따라 개별 케이싱 스트링의 설정 깊이를 결정해야 합니다. 종래의 회전 드릴링 작업에서,설정 깊이는 도 1 에 개략적으로 도시 된 바와 같이,진흙 중량 및 파괴 구배에 의해 주로 결정된다. 1,때로는 잘 계획이라고합니다. 진흙 중량은 압력을 진정한 수직 깊이로 나눈 값으로 변환됩니다. 유체 열이 균일하고 정적 일 때 실제 진흙 무게와 같습니다. 기공 및 골절 그라디언트 선은 심도 대 심도 차트에 그려야합니다. 이들은 그림에 있는 실선입니다. 1. 안전 마진이 도입되고 파선이 그려져 설계 범위가 설정됩니다. 예측된 기 공 압력과 골절 그라디언트에서 오프셋 명목상 킥 허용 오차 및 증가 동등한 순환 밀도(외전압)드릴링 하는 동안 계정. 이 그림에서 설정 깊이를 추정하는 두 가지 방법이 있습니다.

• 

  그림. 1-케이싱 설정 깊이-상향식 디자인.

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상향식 디자인

이것은 시트 선택을 위한 표준 방법입니다. 에서 포인트 그림. 1(총 깊이에서 요구되는 가장 높은 진흙 무게),포인트 비에 수직선을 위쪽으로 그립니다. 케이싱 스트링은 12,000 피트로 설정해야 합니다. 다음 케이싱의 설정 깊이를 결정하려면 수평선을 그리고 수직선을 그립니다. 이러한 방식으로,포인트 디는 9 5/8-인 설정을 위해 결정된다. 9,500 피트에 케이싱. 이 절차는 일반적으로 지정된 표면 케이싱 깊이에 도달 할 때까지 다른 케이싱 스트링에 대해 반복됩니다.

하향식 디자인

의 설정 깊이에서 16 인치. 표면 케이싱(여기에 가정 2,000 피트),골절 그라디언트 점선에서 수직선을 그립니다,포인트 에이,기공 압력 점선에,포인트 비.이 설정 점을 설정 11. 약 9,800 피트의 케이싱. 점 에서 수평선을 그립니다 비 점에서 점선 프레익 그라디언트 선과 교차점까지 씨;그런 다음 점에 수직선을 그립니다 디 기공 압력 곡선 교차점에서. 이 설정 9 5/8-에서. 케이스 설정 깊이. 이 과정은 바닥 구멍에 도달 할 때까지 반복됩니다.

이 두 가지 방법에 대해 관찰해야 할 몇 가지 사항이 있습니다. 첫째,그들은 반드시 동일한 설정 깊이를 제공하지는 않습니다. 둘째,그들은 반드시 문자열의 동일한 번호를 제공하지 않습니다. 하향식 디자인에서는,밑바닥 구멍 압력은 짧은 7 에서 요구하는 경미한 총계에 의해 놓칩니다. 라이너 섹션. 이 약간의 오류는 표면 케이싱 깊이를 재설정하여 해결할 수 있습니다. 하향식 방법은 케이싱이 이전 케이싱 슈를 보호하기 위하여 필요한 경우 놓이는 실제로 우물 교련 같이 더 많은 것입니다. 이 분석은 기공 압력 및 골절 구배 곡선이 이와 관련된 불확실성을 가지고 있기 때문에 추가 문자열의 필요성을 예측하는 데 도움이 될 수 있습니다.

실제로 많은 규제 요구 사항이 신발 깊이 설계에 영향을 줄 수 있습니다. 이러한 요소는 다음에 논의됩니다.

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구멍 안정성

이것은 유정 벽의 진흙 무게,편차 및 응력의 기능이거나 본질적으로 화학적 일 수 있습니다. 종종 구멍 안정성 문제는 시간에 따른 동작을 나타냅니다(신발 선택을 관통 속도의 함수로 만듭니다). 소금 영역의 플라스틱 흐르는 행동 또한 고려해야합니다.

차동 고착

차동 고착 될 확률은 다음과 함께 증가합니다:

• 유정과 형성 사이의 차압 증가
• 형성의 투과성 증가
• 드릴링 유체의 유체 손실 증가(즉,두꺼운 진흙 케이크)

구역 격리. 오염을 방지하기 위해 얕은 담수 모래를 격리해야합니다. 고압적인 대형이 관통되기 전에 분실하 순환 지역은 고립되어야 합니다.

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방향성 드릴링 문제

케이싱 스트링은 종종 앵글 빌딩 섹션을 뚫은 후에 실행됩니다. 이 때문에 벽과 드릴 파이프 사이의 증가 정상 힘의 유정의 곡선 부분에 키 장착 문제를 방지 할 수 있습니다.

예측된 형성 특성의 불확실성

탐사 웰은 종종 기공 압력 및 파괴 구배 예측의 불확실성을 보상하기 위해 추가 스트링이 필요합니다.

케이싱 세팅 깊이를 결정하기 위해 사용될 수 있는 또 다른 접근법은 도 1 에 도시된 바와 같이 그라디언트보다는 플로팅 형성 및 파쇄 압력 대 홀 깊이에 의존한다. 2 및 그림. 1. 그러나이 절차는 일반적으로 많은 문자열을 생성하며 매우 보수적 인 것으로 간주됩니다.

• 

  그림. 2-케이싱 설정 깊이-하향식 디자인.

케이싱 설정 깊이를 선택하는 문제는 지질학,기공 압력 및 파괴 압력에 대한 정보가 부족하기 때문에 탐색 우물에서 더 복잡합니다. 이런 상황에서는 여러 가지 가정이 필요하다. 일반적으로 형성 압력 구배는 구멍 깊이가 8,000 피트 미만인 경우 0.54 싸이/피트로,깊이가 8,000 피트 이상인 경우 0.65 싸이/피트로 간주됩니다. 과중한 구배는 일반적으로 얕은 깊이에서 0.8 싸이/피트,더 큰 깊이에서는 1.0 싸이/피트로 사용됩니다.

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목차 깊이

각 케이싱 스트링의 시멘트 상단 깊이는 예비 설계 단계에서 선택해야 합니다. 목차 깊이는 일반적으로 다음을 기반으로 합니다:

• 구역 절연
• 규제 요건
• 이전 신발 깊이
• 형성 강도
• 좌굴
• 환형 압력 축적(해저 우물에서)

좌굴 계산은 상세 설계 단계까지 수행되지 않습니다. 따라서 좌굴 분석의 결과로 목차 깊이를 조정하여 경우에 따라 좌굴을 줄일 수 있습니다.

방향성 계획

케이싱 설계의 경우,방향성 계획을 수립하는 것은 표면에서 지질 학적 목표물까지의 우물 경로를 결정하는 것으로 구성됩니다. 방향 계획은 다음을 포함하여 케이싱 디자인의 모든 측면에 영향을 미칩니다:

• 구멍 안정성을 위한 진흙 중량 및 진흙 화학 선택
• 슈 시트 선택
• 케이싱 축 방향 하중 프로파일
• 케이싱 마모
• 굽힘 응력
• 좌굴

이는 다음을 포함하는 요인에 기초한다:

• 지질 타겟
• 표면 위치
• 다른 웰 보어로부터의 간섭
• 토크 및 항력 고려 사항
• 케이싱 마모 고려 사항
• 바닥 구멍 어셈블리
• 지역 지질 환경에서의 드릴 비트 성능

계획된 빌드,드롭 및 턴 속도의 차이를 설명하기 위해,사용 된 운영 관행과 사용 된 운영 관행으로 인해 더 높은 도그 레그가 종종 유정에 겹쳐집니다. 이는 상세 설계 단계에서 계산된 굽힘 응력을 증가시킵니다.

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상세 설계 방법

하중 사례

상세 설계 단계에서 건전한 엔지니어링 판단을 사용하여 적절한 중량,등급 및 연결을 선택하려면 설계 기준을 설정해야 합니다. 이러한 기준은 일반적으로 파이프 등급과 비교되는 하중 사례 및 해당 설계 요소로 구성됩니다. 로드 사례는 일반적으로 다음과 같은 범주로 배치됩니다:

• 버스트 하중
• 드릴링 하중
• 생산 하중
• 축소 하중
• 축 방향 하중
• 주행 및 접합 하중
• 서비스 하중

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)

………………..(2)

정격이 수정된 하중(설계 하중이라고 함)보다 크거나 같으면 설계 기준이 충족됩니다.

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기타 고려 사항

버스트,붕괴 및 축 방향 고려 사항을 기반으로 설계를 수행 한 후 초기 설계가 이루어집니다. 최종 설계에 도달하기 전에 설계 문제(연결 선택,마모 및 부식)를 해결해야합니다. 또한 다른 고려 사항도 디자인에 포함될 수 있습니다. 이 고려사항은 결합된 선적(예를들면,열기구 및 열 효력)때문에 삼축 긴장입니다—이것은 수시로”서비스 기간 분석”에게 불립니다;다른 온도 효력;그리고 좌굴.

케이싱 및 튜빙 스트링의 하중

주어진 케이싱 설계를 평가하기 위해서는 일련의 하중이 필요합니다. 케이싱 부하 결과:

• 케이싱 실행
• 케이싱 접합
• 후속 드릴링 작업
• 생산 및 우물 작업

케이싱 하중은 주로 압력 부하,기계적 부하 및 열 부하입니다. 압력 부하는 케이싱 내의 유체,시멘트 및 케이싱 외부의 유체,드릴링 및 개 수용 작업에 의해 표면에 부과되는 압력 및 드릴링 및 생산 중 형성에 의해 부과되는 압력에 의해 생성됩니다.

기계적 부하는 다음과 관련됩니다:

• 케이싱 행잉 중량
• 주행 중 충격 하중
• 행거 하중

온도 변화 및 그에 따른 열팽창 하중은 드릴링,생산 및 워크오버에 의해 케이싱에 유도되며,이러한 하중은 비구조 간격에서 좌굴(굽힘 응력)하중을 유발할 수 있습니다.

예비 케이싱 설계에 일반적으로 사용되는 케이싱 하중은 다음과 같습니다:

• 외부 압력 하중
• 내부 압력 하중
• 기계적 하중
• 열 부하 및 온도 영향

그러나 각 운영 회사는 일반적으로 경험을 바탕으로 케이싱에 대한 자체 설계 하중 세트를 가지고 있습니다. 특정 회사에 대한 대/소문자 문자열을 디자인하는 경우 이 로드 정보를 해당 회사로부터 가져와야 합니다. 평가해야 할 부하가 너무 많기 때문에 오늘날 대부분의 케이스 설계는 적절한 부하 세트(종종 특정 작업자에 맞게 맞춤화됨)를 생성하고 결과를 평가하며 때로는 최소 비용 설계를 자동으로 결정할 수 있는 컴퓨터 프로그램으로 수행됩니다.

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