Scoppio nei pozzi petroliferi: spiegazioni su cause, prevenzione e apparecchiature di controllo dei pozzi

Uno scoppio è il rilascio incontrollato di petrolio greggio, gas naturale o fluido di perforazione da un pozzo petrolifero dopo il cedimento di una o più barriere di controllo della pressione. Inizia come un calcio in formazione e, se l'equipaggio non riesce a chiudere il pozzo in tempo, l'afflusso raggiunge la superficie o il fondale marino e diventa uno scoppio completamente sviluppato. Per gli appaltatori di perforazione, gli operatori di pozzi e gli acquirenti di attrezzature, comprendere le cause, l'attrezzatura che arresta uno scoppio e le specifiche importanti quando si acquistano prodotti per il controllo della pressione è il fondamento di operazioni sicure ed economicamente vantaggiose.

Che cos'è uno scoppio del pozzo petrolifero?

Lo scoppio di un pozzo petrolifero è il flusso incontrollato di fluidi del giacimento, inclusi petrolio, gas e acqua della formazione, nel pozzo e quindi verso la superficie, il fondale marino o un'altra formazione sotterranea. Il principio alla base è uno squilibrio di pressione: quando la pressione dei pori della formazione supera la pressione esercitata dalla colonna di fango di perforazione e dalle attrezzature della testa pozzo, i fluidi della formazione entrano nel pozzo. Se l'afflusso non viene rilevato e fatto circolare all'esterno in anticipo, il pozzo scoppia e un calcio che non può essere controllato dal dispositivo di prevenzione dello scoppio si evolve in uno scoppio.

Tipi di scoppi

Gli scoppi sono classificati in base a dove finiscono i fluidi. Ciascun tipo richiede una strategia di contenimento diversa e presenta rischi diversi per l'equipaggio e l'ambiente.

Cosa causa uno scoppio?

La maggior parte degli scoppi sono riconducibili a un’unica causa principale: una perdita di controllo della pressione da qualche parte tra il serbatoio e la testa del pozzo. L'evento iniziale è quasi sempre un calcio di formazione, ma il calcio stesso ha diverse possibili origini. La tabella seguente elenca le cause più comuni e i primi segnali a cui una squadra di perforazione dovrebbe prestare attenzione.

Due fattori rendono queste cause pericolose insieme. Innanzitutto, più barriere possono fallire contemporaneamente, come un calcio non rilevato che si verifica mentre lo stack BOP viene servito. In secondo luogo, il tempo che intercorre tra il primo avvertimento di calcio e la perdita di controllo può essere solo di pochi minuti. Questo è il motivo per cui le squadre di trivellazione si affidano al monitoraggio continuo e ai test regolari piuttosto che a un’unica linea di difesa.

In che modo un buon controllo previene uno scoppio?

La prevenzione dello scoppio si basa su tre livelli di difesa. Il controllo primario del pozzo è la pressione idrostatica della colonna di fango di perforazione, che trattiene i fluidi di formazione nel giacimento. Il controllo secondario del pozzo è costituito dal dispositivo di prevenzione dello scoppio sulla testa del pozzo, che sigilla il pozzo quando viene perso il controllo primario. Il controllo terziario del pozzo comprende collettori di strozzamento e eliminazione, strumenti di isolamento della testa pozzo e, in casi estremi, un pozzo di scarico per intercettare e interrompere il pozzo che soffia.

Un dispositivo di prevenzione dello scoppio anulare è in genere il primo elemento BOP a chiudersi attorno a un tubo di perforazione, un involucro o persino una linea metallica. Poiché è in grado di sigillare tubazioni di un'ampia gamma di dimensioni e forme, offre all'equipaggio la risposta più rapida quando un calcio raggiunge la testa del pozzo. Una volta che l'elemento anulare si chiude, l'equipaggio può passare ai BOP ram per una tenuta più duratura mentre fanno circolare l'afflusso fuori dal pozzo.

Dispositivo di prevenzione dello scoppio anulare per un controllo rapido del pozzo Questo BOP anulare fornisce una tenuta ad azione rapida attorno a tubi di varie dimensioni e forme, rendendolo la prima linea di difesa quando un calcio raggiunge la testa del pozzo. La struttura durevole e il monitoraggio intelligente supportano un funzionamento affidabile in ambienti di perforazione ad alta pressione e alta temperatura. Visualizza il prodotto →

Affinché l'attrezzatura possa funzionare quando serve, deve essere sottoposta a manutenzione e testata a pressione a intervalli regolari. I BOP vengono testati in superficie, nello stack e dopo ogni evento di servizio importante. I risultati del test verificano che gli elementi di tenuta, l'impianto idraulico e i sistemi di controllo soddisfino la pressione di esercizio nominale del sistema della testa pozzo.

Attrezzature critiche nella prevenzione delle esplosioni

Una moderna operazione di perforazione dipende da un insieme coordinato di apparecchiature per il controllo della pressione. Ogni componente ha un ruolo specifico nel rilevare, contenere o far circolare un calcio. Nella tabella seguente sono riepilogate le principali famiglie di apparecchiature e gli standard API che le governano.

Il collettore di strozzamento è lo strumento utilizzato dall'equipaggio per alleviare la pressione e far circolare un afflusso senza perdere il controllo del pozzo. I moderni collettori di strozzatura sono costruiti con componenti API 16C, con più valvole di strozzatura, valvole di isolamento e manometri disposti in modo che il flusso possa essere diretto attraverso una strozzatura selezionata senza interrompere le operazioni. Il collettore di eliminazione funziona nella direzione opposta, consentendo al fango pesante di essere pompato direttamente nel pozzo mentre il collettore di strozzamento gestisce il flusso di ritorno.

Collettore dello starter per un controllo preciso della pressione del pozzo Un moderno collettore dell'aria costruito con componenti API 16C consente la circolazione controllata dei colpi e lo scarico della pressione durante le operazioni di controllo del pozzo. Molteplici valvole di intercettazione e isolamento consentono la direzione del flusso senza interruzioni, aiutando gli equipaggi a mantenere l'integrità del pozzo mentre si fanno circolare gli afflussi. Visualizza il prodotto →

Sopra il camino BOP si trovano la testa pozzo e l'albero di produzione, che sopportano il carico di pressione del pozzo durante le fasi di perforazione, completamento e produzione. Un gruppo della testa pozzo collega le corde dell'involucro alla superficie e fornisce una solida base per lo stack BOP durante la perforazione e per l'albero di Natale durante la produzione. Quando gli operatori scelgono un pacchetto completo per testa pozzo da un unico produttore, le interfacce dei componenti, i valori di pressione e le specifiche dei materiali si allineano senza problemi di adattamento.

Assemblaggio della testa pozzo e dell'albero di Natale per l'integrità della produzione Questo gruppo integrato testa pozzo e albero di Natale collega le stringhe dell'involucro alle apparecchiature di superficie e fornisce un controllo sicuro della produzione. I materiali ad alta resistenza e resistenti alla corrosione e le configurazioni personalizzabili supportano il monitoraggio affidabile e la gestione del flusso in varie condizioni di pozzi di petrolio e gas. Visualizza il prodotto →

Cosa considerare quando si acquista un'attrezzatura per la prevenzione delle esplosioni

Inizia con la certificazione, quindi passa alle valutazioni e alla qualità di produzione. Gli acquirenti devono verificare che il fornitore disponga delle licenze del monogramma API per gli standard di prodotto pertinenti, come API 16A per BOP e API 16C per collettori, e che l'impianto di produzione operi secondo la gestione della qualità API Q1. La certificazione non è una caratteristica di marketing; è la prova che l'apparecchiatura è stata progettata, testata e documentata secondo un sistema di qualità controllato.

Dopo la certificazione, concentrati sulle valutazioni dei materiali e dei servizi. Le attrezzature utilizzate nei pozzi acidi devono essere ordinate con finiture in materiale compatibile con l'idrogeno solforato e i valori nominali della pressione di esercizio devono corrispondere o superare la pressione di chiusura del pozzo nel caso peggiore. I valori di temperatura sono importanti sia negli ambienti ad alta temperatura che in quelli artici. Per un pacchetto di perforazione, verificare inoltre che il collettore dello starter abbia una capacità di flusso sufficiente e che tutte le connessioni corrispondano ai valori nominali della flangia dello stack BOP.

In terzo luogo, valutare le procedure di test e accettazione. Prima che uno stack BOP venga rispedito all'impianto, deve essere testato in condizioni simulate della testa pozzo su un Moncone di prova BOP . Chiedere al fornitore i rapporti di prova, i grafici della pressione e la certificazione della tenuta forniti con ciascuna unità. Infine, considera l'esperienza e il servizio di supporto del fornitore. Un produttore che produce testa pozzo, BOP, collettori e raccordi ad alta pressione in un unico stabilimento semplifica la compatibilità delle interfacce, i pezzi di ricambio e la responsabilità della garanzia.

• Verifica le licenze del monogramma API e la certificazione API Q1 per lo stabilimento di produzione.
• Adattare la pressione di esercizio e la temperatura alle condizioni previste nel caso peggiore del pozzo.
• Selezionare finiture in materiale compatibile con il servizio dolce, acido o ad alto contenuto di CO2.
• Richiedi test di pressione documentati, rapporti di tenuta e tracciabilità dei materiali per ogni unità.
• Preferire un fornitore in grado di fornire il pacchetto completo di testa pozzo e controllo della pressione con un'unica garanzia.

Domande frequenti

Lo scoppio può avvenire solo durante la perforazione?

No. Le esplosioni si verificano anche durante il completamento, il workover e la produzione ogni volta che le barriere vengono rimosse o compromesse, ad esempio durante gli interventi sui pozzi, la rimozione delle tubazioni o il guasto della valvola di sicurezza sotterranea. Le apparecchiature e le procedure di controllo della pressione sono diverse in ogni fase.

Qual è la differenza tra un calcio e uno scoppio?

Un kick è un afflusso di fluido di formazione nel pozzo che è ancora controllabile con il sistema del fango o lo stack BOP. Uno scoppio si verifica quando tali barriere vengono sopraffatte, falliscono o non vengono mai attivate, consentendo al flusso di fluido di raggiungere la superficie, il fondale marino o un’altra formazione.

Quanto velocemente può svilupparsi uno scoppio?

A seconda della permeabilità della formazione, della profondità del pozzo e del sistema del fango, un calcio può degenerare in un pozzo esploso in dieci minuti o meno. Questo è il motivo per cui il rilevamento del kick e i tempi di risposta BOP automatizzati sono obiettivi di progettazione critici nei moderni sistemi di perforazione.

Le fuoriuscite sono ancora un rischio reale nei pozzi moderni?

È vero, rimangono rari, ma il livello delle conseguenze è così elevato che l’industria li considera ancora il rischio determinante delle operazioni di trivellazione. Test coerenti delle apparecchiature, formazione sul controllo dei pozzi e aderenza agli standard API sono le misure che mantengono bassa la frequenza di scoppio.