O projeto da carcaça

Para o design de uma estrutura de cadeia, deve-se ter conhecimento de:

• Finalidade do bem
• Geológico secção transversal
• Disponível caixa e pouco tamanhos
• Cimentação de perfuração e de práticas
• Equipamento de desempenho
• Segurança e os regulamentos ambientais

Para chegar à solução ideal, o engenheiro de projeto deve considerar o revestimento como parte de todo um sistema de perfuração. Uma breve descrição dos elementos envolvidos no processo de design é apresentada em seguida.

objectivo de Projecto

o engenheiro responsável pelo desenvolvimento do plano de poço e do projecto do revestimento é confrontado com uma série de tarefas que podem ser brevemente caracterizadas.

• assegurar a integridade mecânica do poço, fornecendo uma base de projeto que explica todas as cargas esperadas que podem ser encontradas durante a vida do poço.
• Project strings to minimize well costs over the life of the well.
• fornecer documentação clara sobre a base de projeto para o pessoal operacional no local do poço. Isso ajudará a evitar exceder o envelope de projeto através da aplicação de cargas não consideradas no projeto original.

embora a intenção seja fornecer uma boa construção fiável a um custo mínimo, por vezes ocorrem falhas. A maioria das falhas documentadas ocorre porque o tubo foi exposto a cargas para as quais não foi projetado. Estas falhas são chamadas de falhas “off-design”. Falhas de “on-design” são bastante raras. Isto implica que as práticas de concepção do revestimento são, na sua maioria, conservadoras. Muitas falhas ocorrem em conexões. Isto implica que as práticas de maquiagem de campo não são adequadas, ou a base de projeto de conexão não é consistente com a base de projeto tubulação-corpo.

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Design method

the design process can be divided into two distinct phases.

concepção preliminar

tipicamente as maiores oportunidades de poupança de dinheiro estão presentes ao executar esta tarefa. Esta fase de concepção inclui::

• coleta de Dados e interpretação
• Determinação da profundidade da sapata de embalagem e número de cadeias de caracteres
• Selecção de buraco e a embalagem tamanhos
• Lama-design de peso
• Direcional design

A qualidade dos dados recolhidos terá um grande impacto na escolha apropriada da embalagem tamanhos e sapato de profundidade e se o projeto de revestimento objetivo é atendidos com êxito.

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concepção pormenorizada

a fase de projecto pormenorizada inclui a selecção dos pesos dos tubos e das classes para cada cadeia de revestimento. O processo de seleção consiste em comparar a Classificação dos tubos com as cargas de projeto e aplicar padrões mínimos de segurança aceitáveis (ou seja, fatores de projeto). Um design rentável cumpre todos os critérios de design com o tubo disponível menos caro.

informação necessária

os itens listados a seguir são uma lista de verificação, que é fornecida para ajudar os planejadores de poços/designers de revestimento, tanto na concepção preliminar e detalhada.

• propriedades de Formação: Pressão Dos Poros; pressão da fractura da formação; resistência da formação (falha do furo); perfil de temperatura; localização das zonas de compressão do sal e do Xisto; localização das zonas permeáveis; estabilidade química/xistos sensíveis (tipo de lama e tempo de exposição); zonas de circulação perdida, gases pouco profundos; localização das areias de água doce; e presença de H2S e/ou CO2.
• dados direccionais: localização da superfície; alvo(s) geológico (s); e dados de interferência nas sondagem.
• diâmetro mínimo exigido: dimensão mínima do orifício necessária para cumprir os objectivos de perfuração e de produção; ferramenta de registo de diâmetro exterior (OD); dimensão(s) da tubagem; requisitos do embalador e do equipamento conexo; valva de segurança do subsolo (poço offshore); e requisitos de conclusão.
• dados de produção: densidade do packer-fluido; composição do fluido produzido; e cargas no pior dos casos que podem ocorrer durante as operações de finalização, produção e workover.
• outros: inventário disponível; requisitos regulamentares e limitações do equipamento de plataforma.

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método de projecto preliminar

• o objectivo do projecto preliminar é estabelecer:
• Invólucro e correspondentes tamanhos de broca
• profundidade de colocação do revestimento
• o número de cordas de revestimento

Programa de revestimento (plano bem) é obtido como resultado do projecto preliminar. Revestimento de desenho do programa é realizado em três etapas principais:

• Lama programa está preparado
• A embalagem tamanhos e correspondente broca de tamanhos são determinados
• A definição de profundidade de indivíduo revestimento de seqüências de caracteres são encontrados

Lama programa

O mais importante de lama programa parâmetro utilizado no projeto da carcaça é o “peso da lama.”A lama programa é determinada a partir de:

• a pressão do Poro
• Formação de força (fratura e de poço de estabilidade)
• Litologia
• Furo de limpeza e cortes de capacidade de transporte de
• Potencial de formação de dano, problemas de estabilidade, de perfuração e de taxa de
• avaliação da Formação exigência
• Ambiental e requisitos regulamentares

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Buraco e tubos de diâmetros

Furo da carcaça diâmetros estão de acordo com os requisitos comentados a seguir.

Produção

O equipamento de produção requisitos incluem:

• Tubos de
• válvula de segurança de Subsuperfície
• bomba de gás e elevador mandril tamanho
• Conclusão requisitos (por exemplo, cascalho embalagem)
• Pesando os benefícios do aumento da tubagem de desempenho do maior tubo contra o alto custo de maior invólucro durante a vida útil do bem

Avaliação

requisitos de Avaliação incluem o registo de interpretação e diâmetros de ferramenta.As necessidades de perfuração incluem::

• diâmetro mínimo dos bits para controlo direccional adequado e desempenho da perfuração
• equipamento de fundo disponível
• especificações da plataforma
• equipamento de prevenção de explosões (BDP) disponível

estes requisitos têm normalmente impacto no diâmetro final do orifício ou da caixa. Devido a isso, os tamanhos de revestimento devem ser determinados a partir do interior para fora a partir do fundo do buraco. A sequência de projecto é, normalmente, a seguinte::

• Adequado tubos de tamanho selecionado, com base em reservatório de entrada e o tubo de admissão de desempenho
• A necessária produção de revestimento de tamanho é determinado, considerando a conclusão requisitos
• O diâmetro da broca é selecionado para perfuração de produção seção do furo, considerando perfuração e cimentação estipulações
• O menor revestimento através do qual a broca vai passar é determinado
• O processo é repetido

Grandes economias de custo são possíveis, tornando-se mais agressivo (com menor folgas) durante este parte da fase preliminar de concepção. Esta tem sido uma das principais motivações no aumento da popularidade da perfuração slimhole. Os tamanhos típicos dos cartuchos e das rochas são apresentados na Tabela 1.

• 

  Tabela 1 – Comumente Usado Bit Tamanhos, Que Vai Passar por API da Carcaça

• 

  Tabela 1 Continuação – Comumente Usado Bit Tamanhos, Que Vai Passar por API da Carcaça

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sapata de embalagem profundidade e o número de cadeias de caracteres

a Seguir a seleção de drillbit e a embalagem tamanhos, a definição de profundidade de indivíduo revestimento de cadeias de caracteres deve ser determinado. Nas operações rotativas convencionais de perfuração, as profundidades de regulação são determinadas principalmente pelo peso da lama e pelo gradiente de fractura, tal como representado esquematicamente na Fig. 1, que às vezes é chamado de um bom plano. Peso equivalente de lama (EMW) é a pressão dividida pela profundidade vertical verdadeira e convertida em unidades de lbm/gal. EMW é igual ao peso real de lama quando a coluna de fluido é uniforme e estática. As linhas de gradiente poro e fractura devem ser desenhadas numa carta de profundidade vs. EMW. Estas são as linhas sólidas da Fig. 1. As margens de segurança são introduzidas, e linhas quebradas são desenhadas, que estabelecem as gamas de projeto. O desvio do gradiente previsto de pressão dos poros e de fracturas é nominalmente responsável pela tolerância ao pontapé e pelo aumento da densidade de circulação equivalente (ECD) durante a perfuração. Existem duas formas possíveis de estimar as profundidades deste valor.

• 

  Fig. 1-Configuração do Invólucro profundidades-concepção ascendente.

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Bottom-up design

este é o método padrão para a seleção do banco de revestimento. Do ponto A na Fig. 1 (o maior peso de lama exigido na profundidade total), traçar uma linha vertical para cima até ao ponto B. A Protector 7 5/8-in. a corda de revestimento deve ser fixada a 12.000 pés, correspondente ao ponto B, para permitir a perfuração segura na secção AB. Para determinar a profundidade de configuração do próximo Invólucro, desenhe uma linha horizontal BC e, em seguida, uma linha vertical CD. Dessa forma, o ponto D é determinado para definir o 9 5/8-in. Invólucro a 9.500 pés. O procedimento é repetido para outras cordas de revestimento, geralmente até que uma profundidade de revestimento de superfície especificada seja atingida.

Design de cima para baixo

a partir da profundidade de configuração do 16-in. revestimento da superfície (presumivelmente a 2000 pés), desenha uma linha vertical da linha do gradiente de fractura pontilhada, ponto a, até à linha de pressão dos poros tracejada, ponto B. Isto estabelece o ponto de regulação dos 11 ¾ -in. Invólucro a cerca de 9.800 pés. Desenha uma linha horizontal do ponto B até à intersecção com a linha do gradiente de frac pontilhada no ponto C; depois, desenha uma linha vertical até ao ponto D na intersecção da curva de pressão dos poros. Isto estabelece o 9 5/8-in. profundidade do revestimento. Este processo é repetido até que o buraco inferior seja atingido.

há várias coisas a observar sobre estes dois métodos. Em primeiro lugar, não dão necessariamente as mesmas profundezas. Em segundo lugar, eles não dão necessariamente o mesmo número de cadeias de caracteres. No projeto de cima para baixo, a pressão do fundo é perdida por uma pequena quantidade que requer um curto 7-in. secção de linha. Este ligeiro erro pode ser corrigido através da redefinição da profundidade do revestimento da superfície. O método de cima para baixo é mais como perfurar um poço, no qual o invólucro é definido quando necessário para proteger o sapato de revestimento anterior. Esta análise pode ajudar a prever a necessidade de cordas adicionais, uma vez que as curvas de pressão dos poros e de gradiente das fracturas têm alguma incerteza associada a elas.

na prática, uma série de requisitos regulamentares podem afectar a concepção da profundidade do Sapato. Estes factores são discutidos em seguida.

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estabilidade do buraco

isto pode ser uma função do peso da lama, desvio e tensão na parede do poço, ou pode ser de natureza química. Muitas vezes, os problemas de estabilidade do buraco exibem comportamento dependente do tempo (tornando a seleção do Sapato uma função da taxa de penetração). O comportamento de fluxo plástico de zonas Salinas também deve ser considerado.

Diferencial degola

probabilidade de tornar-se diferencialmente preso aumenta junto com a:

• Um aumento no diferencial de pressão entre o poço e a formação de
• Um aumento na permeabilidade da formação
• Um Aumento na perda de fluido do fluido de perfuração (isto é, mais grosso mudcake)

Zonal de Isolamento. As areias de água doce rasas devem ser isoladas para evitar a contaminação. As zonas de circulação perdida devem ser isoladas antes de ser penetrada uma formação de pressão mais elevada.

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direccional drilling concerns

A Trip string is often run after an angle building section has been drilled. Isto evita problemas de keyseating na parte curva do wellbore por causa do aumento da força normal entre a parede e a traqueia.

incerteza nas propriedades de formação previstas

poços de exploração muitas vezes requerem cordas adicionais para compensar a incerteza nas predições de pressão dos poros e gradiente de fratura.

outra abordagem que poderia ser utilizada para determinar as profundidades de configuração da caixa baseia-se na formação de gráficos e pressões de fraturação vs. profundidade do buraco, em vez de gradientes, como mostrado na Fig. 2 e Fig. 1. Este procedimento, no entanto, normalmente produz muitas cordas, e é considerado muito conservador.

• 

  Fig. 2-Configuração do invólucro de profundidades-concepção de cima para baixo.

o problema de escolher as profundidades de configuração do revestimento é mais complicado em poços exploratórios devido à falta de informações sobre Geologia, pressões poros e pressões de fratura. Em tal situação, há que fazer uma série de pressupostos. Comumente, o gradiente de pressão de formação é tomado como 0,54 psi / ft para profundidades de buracos inferiores a 8.000 pés e tomado como 0,65 psi / ft para profundidades superiores a 8.000 pés. Gradientes de sobrecarga são geralmente tomados como 0,8 psi / ft na profundidade rasa e como 1,0 psi/ft para maiores profundidades.

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profundidade do COT

profundidade do topo do cimento (cot) para cada cadeia de revestimento deve ser selecionada na fase de projeto preliminar, uma vez que esta seleção influenciará as distribuições de carga axial e os perfis de pressão externa utilizados durante a fase de projeto detalhado. As profundidades do COT são tipicamente baseadas em:

• isolamento Zonal
• requisitos Regulamentares
• Antes de sapato profundidade
• Formação de força
• Flambagem
• Anular acúmulo de pressão(em poços submarinos)

Flambagem cálculos não são executados até o projeto detalhado fase. Assim, a profundidade de COT pode ser ajustada, como resultado da análise de buckling, para ajudar a reduzir a buckling em alguns casos.

Plano direccional

para efeitos de concepção do revestimento, o estabelecimento de um plano direccional consiste em determinar o poço desde a superfície até aos objectivos geológicos. O direcional do plano de influencia todos os aspectos de projeto de revestimento incluindo:

• peso da Lama e da lama química de seleção para o buraco estabilidade
• Sapato seleção de assentos
• Revestimento de carga axial perfis
• Revestimento de desgaste
• tensões de curvatura
• Flambagem

é com base em fatores que incluem:

• alvos Geológicos
• Superfície de localização
• a Interferência de outros wellbores
• Torque e arraste considerações
• Revestimento de desgaste considerações
• Bottomhole assembleia
• Broca de desempenho no local de configuração geológica

Para ter em conta a variação do planejado construir, soltar, e taxas de retorno, que ocorrer por causa da BHAs usado e práticas operacionais empregadas, maior doglegs são, muitas vezes, sobrepostos sobre o poço. Isto aumenta a tensão de flexão calculada na fase de Projeto detalhada.A fim de seleccionar pesos, graus e ligações adequados durante a fase de concepção pormenorizada, utilizando o critério da engenharia sonora, devem ser estabelecidos critérios de concepção. Estes critérios consistem normalmente em casos de carga e respectivos factores de projecto, que são comparados com as notações dos tubos. As caixas de carga são tipicamente colocadas em categorias que incluem::

• cargas intermitente
• Perfuração de cargas
• cargas de Produção
• Colapso carrega
• cargas Axiais
• Executar e consolidar as cargas
• cargas de Serviço

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fatores de Projeto (DF)

………………..(1)

em que

DF = factor de projecto (factor de segurança mínimo aceitável), e

SF = factor de segurança.

segue-se que

………………..(2)

portanto, multiplicando a carga pelo DF, uma comparação direta pode ser feita com a classificação do tubo. Desde que a classificação seja maior ou igual à Carga modificada (que chamaremos de carga de projeto), os critérios de projeto foram cumpridos.

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outras considerações

depois de realizar um projeto com base na ruptura, colapso e considerações axiais, um projeto inicial é alcançado. Antes de um projeto final ser alcançado, problemas de projeto (seleção de conexão, desgaste e corrosão) devem ser abordados. Além disso, outras considerações também podem ser incluídas no projeto. Estas considerações são tensões triaxiais por causa da carga combinada (por exemplo, balonismo e efeitos térmicos) – isto é muitas vezes chamado de “análise da vida de Serviço”; outros efeitos de temperatura; e buckling.Para avaliar uma determinada concepção do invólucro, é necessário um conjunto de cargas. Cargas de revestimento resultantes de:As cargas de revestimento são principalmente cargas sob pressão, cargas mecânicas e cargas térmicas. As cargas de pressão são produzidas por fluidos dentro do Invólucro, cimento e fluidos fora do Invólucro, pressões impostas à superfície por perfuração e operações de workover, e pressões impostas pela formação durante a perfuração e produção.As cargas mecânicas estão associadas a::

• Revestimento de suspensão de peso
• cargas de Choque durante a execução
• Packer cargas durante o processo de produção e workovers
• Gancho de cargas

mudanças de Temperatura e a resultante expansão térmica cargas induzidas na caixa, perfuração, produção e workovers, e estas cargas podem causar flambagem (tensão de flexão) carrega sem cimento intervalos.

as cargas de revestimento normalmente utilizadas na concepção preliminar do revestimento são::

• Externo Cargas de Pressão
• Interna de Cargas de Pressão
• Mecânicas
• Cargas Térmicas e Efeitos de Temperatura

no Entanto, cada empresa operacional normalmente tem o seu próprio conjunto especial de design de cargas para revestimento, com base na sua experiência. Se você está projetando uma corda de revestimento para uma determinada empresa, esta informação de carga deve ser obtida a partir deles. Como existem tantas cargas possíveis que devem ser avaliadas, a maioria do projeto de revestimento hoje é feito com programas de computador que geram os conjuntos de carga adequados (muitas vezes personalizados sob medida para um determinado operador), avaliar os resultados, e pode, por vezes, determinar um projeto de custo mínimo automaticamente.

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Noteworthy papers in OnePetro

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Noteworthy books

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Outros artigos notáveis

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o projeto da Carcaça do WorldCat lista

Veja também:

Casing e tubing

baseado em Risco o projeto da carcaça

PEH:Casing_Design