Perforazione di pozzi di esplosione: cause, segnali di allarme e barriere per il controllo dei pozzi

Uno scoppio durante la perforazione è la perdita di controllo del pozzo: il fluido di formazione entra nel pozzo, le barriere che dovrebbero trattenerlo cedono una dopo l'altra e il petrolio o il gas raggiungono la superficie senza restrizioni. Si tratta di una catena di fallimenti piuttosto che di una parte rotta, e la catena di solito inizia molto prima che qualcuno se ne accorga.

Questo è il motivo per cui la perforazione di pozzi con esplosione viene trattata come una disciplina piuttosto che come un rischio contro cui assicurarsi. Ciò che segue copre precisamente il termine, le quattro cause alla base della maggior parte degli eventi, gli indicatori di calcio che danno all'equipaggio il tempo di agire, l'attrezzatura che forma la barriera e le valutazioni e i test che vale la pena controllare quando si specifica o si acquista l'hardware di controllo.

Cos'è uno scoppio bene?

Un pozzo di scarico è un pozzo i cui fluidi di formazione non possono più essere contenuti, quindi petrolio, gas o salamoia fuoriescono dal pozzo verso la superficie o in un'altra formazione. La differenza tra un calcio e uno scoppio è di portata, non di gentilezza: un calcio è un afflusso che puoi ancora controllare, uno scoppio è un afflusso che non puoi.

Un kick inizia quando la pressione esercitata dal fluido di perforazione scende al di sotto della pressione dei pori della formazione da perforare. Se l'equipaggio chiude il pozzo, fa circolare l'afflusso all'esterno e ripristina la colonna di fango, l'evento termina con un calcio. Se la chiusura fallisce o viene ritardata, lo stesso afflusso diventa uno scoppio e il vocabolario cambia nuovamente a seconda di dove va il fluido.

Quattro cause che spiegano la maggior parte degli scoppi durante la perforazione

Quasi ogni esplosione durante la perforazione è riconducibile a una colonna di fango che non bilancia più la pressione della formazione, seguita da uno dei quattro percorsi di cedimento.

1. Densità del fango insufficiente. Il fango è troppo leggero per la formazione da perforare, oppure è diluito dall'afflusso stesso, quindi la colonna idrostatica scende al di sotto della pressione dei pori e il pozzo inizia a scorrere.
2. Perdita di circolazione. Quando il fango fuoriesce in una zona permeabile o fratturata, il livello dell'anulus diminuisce, la pressione idrostatica diminuisce con esso e una formazione più bassa può alimentare il pozzo. Perdita di circolazione e calci sono così strettamente collegati che molti operatori li considerano un'unica categoria di rischio.
3. Pressione di formazione anomala. Uno stretto margine tra la pressione dei pori e il gradiente di frattura lascia poco spazio tra un calcio e una perdita di rendimento. Una finestra di perforazione larga solo pochi decimi di libbra per gallone punisce qualsiasi deviazione nel peso del fango.
4. Cementazione e rottura della scarpa della carcassa. Il cemento che non isola la scarpa, o una formazione dietro il tubo, lascia che il fluido si incanali verso l'alto - a volte giorni dopo che il lavoro del cemento sembrava pulito sul diagramma della pompa.

I guasti alle attrezzature e alle procedure si trovano dietro questi quattro piuttosto che accanto a loro. Un preventivo non testato, un volume di buca nessuno rispetto all'ora precedente, o una lenta decisione di chiudersi in ciascuno trasforma un calcio da manuale in uno scoppio.

Segnali di pericolo: dal calcio allo scoppio

Gli indicatori di kick appaiono da minuti a ore prima di uno scoppio e ognuno di essi è un cambiamento in un numero che il perforatore già osserva.

Le revisioni degli incidenti ripetono la stessa lezione: gli equipaggi che agiscono sul primo indicatore contengono il pozzo, mentre gli equipaggi che aspettano la conferma impiegano più tempo di quello necessario alla formazione per scaricare l'annulus.

La pila barriera: attrezzatura che impedisce lo scoppio del pozzo

Le apparecchiature di controllo sono costruite come una pila di barriere indipendenti e ogni elemento ha un lavoro che gli altri non possono svolgere.

Preventori scoppio (API 16A)

Un dispositivo di prevenzione anulare si chiude per primo, sigillando quasi ogni forma del foro e consentendo la rimozione del tubo sotto pressione. Successivamente subentrano i dispositivi di prevenzione del pistone: un pistone singolo sigilla una dimensione di tubo, mentre un pistone doppio accoppia i pistoni del tubo con pistoni ciechi o di taglio che tagliano la corda e sigillano un foro aperto. La valutazione della pressione di esercizio, non il colore della vernice, decide se un dispositivo di prevenzione è accettabile per un dato pozzo.

Preventore di scoppio anulare API 16A per il controllo del pozzo BOP a tenuta anulare mostrato come la prima barriera di tenuta in uno stack di controllo del pozzo, con dettagli su tenuta, durata e compatibilità delle apparecchiature. Visualizza il prodotto →

Un dispositivo di prevenzione vale la sua valutazione sulla targhetta solo una volta che è stato dimostrato, ed è qui che il moncone di prova guadagna il suo posto. Un moncone di prova BOP adeguatamente classificato consente all'impianto di verificare lo stack alla massima pressione prima che sia necessario anziché dopo, e protegge inoltre lo stack da eventuali danni durante cicli ripetuti non testati.

Soffocare e uccidere i collettori (API 16C)

Una volta chiuso il pozzo, il collettore di strozzamento diventa lo strumento utilizzato per riportarlo sotto controllo: mantiene la contropressione sull'annulus mentre l'afflusso viene fatto circolare all'esterno a velocità controllata. Un collettore di abbattimento fornisce il percorso parallelo per pompare il fluido pesante nel pozzo. Entrambi devono gestire fluidi abrasivi, tagliati dal gas e talvolta acidi alla massima pressione del pozzo, quindi le strozzature con superficie dura e i percorsi del flusso orientati correttamente contano più qui che in quasi qualsiasi altra parte dell'impianto.

Uccidere bene uno scoppio: cosa funziona dopo la perdita del controllo

Una volta che un pozzo esplode, l’obiettivo cambia dalla prevenzione al controllo e i metodi disponibili si dividono in tre gruppi.

• Bullheading e uccisione dinamica. Il fluido pesante viene pompato più velocemente di quanto la formazione possa alimentare il pozzo, costringendo l'afflusso indietro da dove proviene. È adatto a pozzi poco profondi o a bassa portata e dipende dalla capacità di pompaggio superficiale.
• Tappatura. Una colonna di copertura viene posizionata sulla testa del pozzo per chiudere il flusso in superficie, solitamente da una nave. Fa guadagnare tempo ma non uccide il pozzo.
• Sollievo bene. Viene perforato un pozzo direzionale per intersecare il pozzo soffiante, quindi il fango pesante viene pompato attraverso l'intersezione per ucciderlo. È l'opzione più lenta e affidabile e la scelta standard per gli scoppi sottomarini.

Collettore di strozzatura API 16C per il controllo della pressione del pozzo Collettore di superficie utilizzato nei metodi di controllo dei pozzi per regolare la pressione attraverso valvole di strozzamento durante le operazioni di perforazione, estrazione e lavorazione. Visualizza il prodotto →

Tutti e tre dipendono dallo stesso hardware di superficie: pompe, linee ad alta pressione e un collettore in grado di trattenere e regolare la pressione senza erosione o perdite.

Corrispondenza delle valutazioni delle apparecchiature alle condizioni reali del pozzo

La valutazione della pressione è il primo filtro in ogni acquisto di controllo del pozzo, ma non è mai l'unico. Due gruppi con la stessa targhetta da 15.000 psi possono comportarsi in modo molto diverso su un pozzo acido, caldo e ad alta pressione.

• Classe di pressione e pressione di prova. La pressione di esercizio definisce il limite di servizio; la pressione di prova è ciò che l'hardware deve sopravvivere sul moncone. Richiedi entrambi e la registrazione.
• Classe di temperatura. Elastomeri e sedi sono qualificati in un intervallo definito, da circa -46 °C a 121 °C per le classi comuni e superiore per quelle speciali. Un preventer classificato per un pozzo temperato non è automaticamente accettabile per un pozzo a gas caldo.
• Classe materiale. Il contenuto di H2S e CO2 determina se l'acciaio al carbonio standard è accettabile o se le parti a contatto con il fluido devono soddisfare una specifica di servizio acido.
• Livello delle specifiche del prodotto. I livelli PSL stabiliscono la quantità di test e documentazione aggiuntivi richiesti e rappresentano la differenza pratica tra una valvola per servizio generale e una per compiti critici di controllo di pozzi.

La testa del pozzo sotto la ciminiera merita lo stesso esame dei preventori sopra di essa. Trasporta le corde dell'involucro, vede la stessa pressione di formazione ed è l'ultima barriera prima che il fluido raggiunga la superficie.

Assemblaggio della testa di pozzo e dell'albero di Natale per la produzione di petrolio e gas Gruppo testa pozzo di superficie e albero di Natale per il controllo, il monitoraggio e la distribuzione del flusso di petrolio e gas nei pozzi di produzione. Visualizza il prodotto →

Domande frequenti

Quanto velocemente un calcio può trasformarsi in uno scoppio?

In un pozzo di gas possono volerci solo pochi minuti. Il gas si espande man mano che sale, quindi un afflusso da diverse migliaia di metri verso il basso può scaricare l'anello molto rapidamente una volta che si avvicina alla superficie. Ecco perché la procedura di spegnimento viene misurata in secondi e praticata finché non diventa automatica.

Qual è la differenza tra uno scoppio e uno scoppio sotterraneo?

Un'esplosione superficiale raggiunge il pavimento dell'impianto e l'atmosfera; uno scoppio sotterraneo rimane sotto terra e scorre in modo incrociato in una formazione meno profonda. Gli scoppi sotterranei possono essere più difficili da diagnosticare perché potrebbe esserci poco flusso visibile in superficie, ma danneggiano comunque il pozzo e il serbatoio.

È possibile arrestare uno scoppio senza un pozzo di soccorso?

A volte. Bullheading, capping e interventi di pozzo fermano tutti gli scoppi, in particolare sulla terraferma o in acque poco profonde. Un pozzo di soccorso viene utilizzato quando altri metodi falliscono o quando non è possibile avvicinarsi al pozzo in sicurezza.

Con quale frequenza è opportuno testare un dispositivo di prevenzione dello scoppio?

I test funzionali vengono normalmente eseguiti settimanalmente o per viaggio, con test di pressione completa all'inizio di un pozzo, dopo qualsiasi lavoro BOP e a intervalli stabiliti dalla politica di controllo del pozzo dell'operatore.

L'esplosione della perforazione di pozzi premia la preparazione più della reazione. Una colonna di fango bilanciata, una barriera collaudata e una squadra che considera l'aumento della fossa come un segnale di interruzione del lavoro prevengono più scoppi di qualsiasi singolo pezzo di attrezzatura e costano molto meno dell'alternativa.