Spiegazione efficace dello scoppio: cause, segnali di allarme e dispositivi di prevenzione

Un pozzo di scarico è un pozzo che ha perso il controllo della pressione: i fluidi della formazione entrano nel pozzo e fluiscono in superficie, o in una formazione meno profonda, più velocemente di quanto l'impianto possa contenerli. Questa è la risposta breve. La risposta più lunga è che quasi nessun pozzo esplode senza preavviso. Inizia come un calcio e la distanza tra un calcio e uno scoppio viene misurata in minuti e in base alla cura con cui è stata mantenuta l'attrezzatura di controllo del pozzo sul pavimento dell'impianto.

Questo articolo spiega cos'è effettivamente uno scoppio, cosa lo provoca, i segnali di allarme che compaiono per primi e l'hardware, dal dispositivo di prevenzione anulare alle linee di strozzamento e di uccisione, che decide se un calcio rimane un calcio.

Calcio, esplosione superficiale, esplosione sotterranea: cosa significa ogni termine

Questi tre termini descrivono lo stesso guasto in fasi diverse e in luoghi diversi, e mescolarli porta a scelte sbagliate da parte del rig.

• Calcio: un afflusso di fluido di formazione nel pozzo. È ancora contenuto. La maggior parte dei calci vengono fatti circolare con il sistema del fango entro poche ore e il pozzo non esplode mai.
• Scoppio superficiale: flusso incontrollato di petrolio, gas, acqua o fango di perforazione in superficie. Questo è l'evento che la maggior parte delle persone immagina, ed è quello che raggiunge gli agitatori, il pavimento dell'impianto e le notizie.
• Scoppio sotterraneo: il fluido scorre dal pozzo in un'altra formazione a pressione inferiore invece di raggiungere la superficie. Non appare nulla a livello del rig, il che rende la variante più difficile da rilevare e spesso la più costosa da correggere.

Il punto pratico: un calcio è un problema di pressione, uno scoppio è un problema di pressione che è già sfuggito alle barriere. Tutto ciò che è ben controllato è progettato per evitare che il primo diventi il ​​secondo.

Cosa fa esplodere un pozzo

In pratica, gli scoppi risalgono a quattro cause principali: una colonna di fango sbilanciata, un mancato afflusso, un guasto alle apparecchiature di controllo della pressione o un equipaggio che non ha agito in base a ciò che gli strumenti stavano già mostrando loro.

• Peso del fango al di sotto della pressione dei pori. Se la pressione dei pori in una zona permeabile è maggiore del previsto, il carico idrostatico della colonna di fango non è sufficiente a trattenere la formazione.
• Non mantenere il buco pieno mentre si inciampa. Ogni tratto di tubo estratto sposta il fango. Se il foro non viene riempito, la pressione idrostatica diminuisce e il pozzo può scorrere senza alcuna attività di perforazione.
• Effetti di tamponamento e surge. Tirare il tubo troppo velocemente crea una riduzione temporanea della pressione sotto lo scalpello, che può trascinare il fluido di formazione nel pozzo.
• Perdita di circolazione. La perdita di fango in una zona debole o fratturata abbassa il livello del fluido nell'anulus e rimuove la barriera primaria.
• Gas superficiali e rotture di perforazione. Un improvviso aumento della velocità di penetrazione segnala spesso una zona porosa e permeabile, a volte con gas che entra nel pozzo più velocemente di quanto possa essere fatto circolare all'esterno.
• Guasto meccanico. Un dispositivo di prevenzione che non si chiude, una guarnizione del pistone usurata, una flangia che perde, uno starter intasato o un collettore allineato in modo errato: tutti questi fattori rimuovono la barriera secondaria esattamente quando necessario.
• Fattori umani. Le perforazioni saltate, le letture del gas ignorate, la chiusura ritardata e la pressione per continuare la perforazione sono temi ricorrenti nei rapporti sugli incidenti.

Raramente lo scoppio è causato da un solo oggetto. Lo schema abituale è un piccolo afflusso che passa inosservato perché il peso del fango era marginale, seguito da una barriera che non si sigilla quando viene finalmente chiusa.

Segnali di allarme di esplosione: i primi dieci minuti

Il rilevamento dei calci è una lettura, non un'opinione. Quattro indicatori coprono la maggior parte degli allarmi precoci e sono più utili se osservati insieme piuttosto che uno alla volta.

Nessuno di questi indicatori è conclusivo da solo e la risposta corretta quando ne compaiono due o più insieme è la stessa: fermarsi, chiudere e misurare le pressioni di chiusura. Dieci minuti spesi per confermare un calcio sono più economici di una settimana trascorsa a uccidere uno scoppio.

Come l'attrezzatura per il controllo della pressione arresta uno scoppio

Ebbene, il controllo si svolge su tre livelli, e ogni livello esiste solo perché quello superiore può fallire.

• Controllo primario: la pressione idrostatica della colonna di fango. È la barriera più economica e quella che crolla per prima.
• Controllo secondario: lo stack di prevenzione dello scoppio, insieme alle linee di strozzamento e di uccisione. Questa è la barriera meccanica che deve funzionare su richiesta.
• Controllo terziario: pozzi di soccorso, uccisioni dinamiche e tappi di barite quando il pozzo non può essere riportato sotto controllo dalla superficie.

L'attrezzatura nella barriera secondaria è specificata dagli standard API: API 16A per attrezzature di perforazione come dispositivi di prevenzione, API 16C per sistemi di strozzamento e uccisione e API 6A per attrezzature per testa pozzo e albero di Natale. Questi standard sono importanti per gli acquirenti per un semplice motivo: definiscono i valori di pressione, i materiali e le procedure di test che determinano se una barriera resiste a 15.000 psi o perde a 5.000.

Il preventivo anulare

Un dispositivo di prevenzione anulare chiude un elemento di tenuta in gomma attorno a tutto ciò che si trova nel foro, che si tratti di un tubo di perforazione, di un involucro, di un giunto di utensile o di nulla. Questa flessibilità è il motivo per cui di solito è il primo dispositivo di prevenzione a chiudersi su un calcio. I migliori design anulari consentono di spelare il tubo attraverso l'elemento chiuso e di ruotare la corda, il che consente all'equipaggio di far circolare un calcio d'uscita invece di limitarsi a chiudere il pozzo.

Preventore di scoppio anulare API 16A per il controllo dei pozzi di perforazione Il BOP anulare sigilla il tubo di perforazione, l'involucro o il foro aperto e di solito viene chiuso per la prima volta con un calcio. Visualizza il prodotto →

Il Ram Preventer

I dispositivi di prevenzione della ram sono la tenuta dura. I pistoni per tubi si chiudono attorno a una dimensione specifica del tubo, i cilindri ciechi chiudono un foro aperto e i pistoni a taglio tagliano il tubo e sigillano il pozzo. Poiché l'elemento di tenuta è un elastomero con supporto metallico abbinato a un foro fisso, i pistoni mantengono pressioni più elevate rispetto agli anulari e le mantengono più a lungo. Uno stack tipico combina un anello anulare in alto con due o più pistoni impeditori in basso, motivo per cui la scelta tra corpi a pistone singolo e doppio è una questione di dimensionamento piuttosto che una preferenza.

BOP a doppio pistone per la sigillatura della testa pozzo ad alta pressione Il dispositivo di prevenzione dello scoppio a doppio pistone utilizza due pistoni per sigillare attorno al tubo di perforazione o al rivestimento quando la pressione del pozzo aumenta in modo anomalo. Visualizza il prodotto →

Soffoca e uccidi i collettori

Un preventer che chiude il pozzo non fa altro che spostare il problema. Il collettore dell'aria controlla dove va il fluido e a quale velocità viene scaricato, utilizzando strozzatori regolabili per un controllo preciso e strozzatori positivi per una restrizione fissa e prevedibile. Il collettore di uccisione svolge il lavoro opposto: pompa nuovamente il fluido ponderato nel pozzo per ripristinare l'equilibrio idrostatico. Entrambi vedono un flusso abrasivo e ad alta velocità durante un'operazione di uccisione, quindi la resistenza all'erosione negli strozzatori, nelle linee e nelle valvole decide per quanto tempo il collettore rimane utilizzabile.

Collettore di strozzatura API 16C per il controllo della pressione del pozzo Il collettore dell'aria utilizza strozzatori regolabili e positivi per controllare dove va il fluido e a quale velocità viene scaricato. Visualizza il prodotto →

I test fanno parte della barriera

Un dispositivo di prevenzione che non è mai stato sottoposto a test di pressione è una promessa, non una barriera. Le ciminiere vengono generalmente testate dal punto di vista funzionale tra i pozzi e sottoposte a test di pressione a intervalli regolari o dopo qualsiasi riparazione, utilizzando un dispositivo di prova anziché il pozzo stesso. Il Moncone di prova BOP esiste esattamente per questo scopo e trattarlo come un pezzo di attrezzatura da cantiere piuttosto che come un dispositivo di sicurezza è una scorciatoia comune e costosa.

Scoppi sotterranei: il fallimento che non puoi vedere

Uno scoppio sotterraneo è più difficile da gestire perché mancano le solite prove: nessun flusso in superficie, nessun guadagno nel pozzo, nessuna evidente impronta di pressione sullo strozzatore. Ciò che ottieni invece è un insieme di segni indiretti.

• Rendimenti perduti che non si recuperano o perdite parziali che continuano dopo il trattamento
• Cambiamenti inspiegabili nella pressione della pompa e nella pressione del tubo di livello che non corrispondono al peso del fango
• Flusso da una zona durante l'iniezione in un'altra, talvolta osservato in pozzi sfalsati o durante il monitoraggio della pressione
• Volumi anomali nell'anello che non possono essere spiegati dal viaggio o dallo spostamento

Uccidere uno scoppio sotterraneo è una disciplina diversa da un'uccisione in superficie. Le opzioni includono il pompaggio di un tappo di barite per sigillare l'intervallo di flusso, un'uccisione dinamica che travolge l'afflusso con un pompaggio ad alta velocità e ad alta densità o, nel peggiore dei casi, un pozzo di soccorso. Ogni approccio dipende dalla conoscenza della direzione effettiva del fluido, motivo per cui i dati sulla pressione e le indagini sul fondo pozzo contano più della velocità nelle prime ore.

Prevenzione: una lista di controllo pratica

La maggior parte della prevenzione si riduce alla disciplina di routine piuttosto che alle nuove tecnologie. Prima di procedere o di inciampare, vale la pena eseguire i seguenti controlli in ordine.

1. Confermare il peso del fango rispetto alle ultime stime sulla pressione dei pori e sul gradiente di frattura, non rispetto al programma originale.
2. Verificare i volumi di riempimento dei fori ad ogni viaggio e confrontarli con lo spostamento teorico.
3. Limitare la velocità di viaggio nel foro aperto per mantenere la pressione del tampone entro il margine.
4. Testare il funzionamento dei dispositivi di prevenzione anulare e pistone prima di forare l'involucro e testare la pressione della pila nei tempi previsti.
5. Controllare l'allineamento dello starter e della linea di interruzione e verificare che le valvole del collettore siano nella posizione corretta e contrassegnate.
6. Confermare che il perforatore, il personale di sala e l'ingegnere del fango conoscano tutti la procedura di chiusura e chi la chiama.
7. Esamina le letture del gas e le tendenze dei box durante il passaggio di turno, non solo nel momento in cui raggiungono il picco.

I punti quattro e cinque riguardano i punti in cui le specifiche dell'apparecchiatura contano di più. Un camino costruito secondo API 16A con registrazioni di test documentati, abbinati alla pressione nominale del pozzo, rimuove un'intera categoria di guasti dall'elenco prima che venga perforato il primo giunto.

Domande frequenti

Quanto tempo ci vuole perché un calcio diventi uno scoppio?

Dipende dalla velocità di afflusso e dalla geometria del pozzo, ma la finestra pratica è breve: da pochi minuti a poche ore. Nelle zone ad alta permeabilità al gas la transizione può avvenire prima che l'equipaggio termini un pit check, motivo per cui le procedure di chiusura sono progettate per essere avviate senza attendere conferma.

Qual è la differenza tra un dispositivo di prevenzione dello scoppio e una testa pozzo?

La testa pozzo è l'interfaccia strutturale permanente in superficie che supporta le stringhe di rivestimento e fornisce gli scarichi flangiati per l'albero di produzione. Il dispositivo di prevenzione dello scoppio è il sistema temporaneo di controllo della pressione di perforazione imbullonato sopra di esso, rimosso quando il pozzo passa dalla perforazione al completamento. Entrambe sono apparecchiature a pressione, ma servono fasi diverse della vita del pozzo.

È possibile eliminare un'esplosione sotterranea dalla piattaforma?

A volte. Un tappo di barite o un kill dinamico dallo stesso pozzo possono funzionare quando la formazione ricevente può essere sigillata o quando la velocità della pompa può superare l'afflusso. Se il fluido sta migrando tra le zone o l'attrezzatura di superficie non è in grado di fornire la velocità e la densità richieste, un pozzo di scarico è l'opzione affidabile.

Quale livello di pressione devo specificare per le apparecchiature BOP?

Specificare al di sopra della pressione superficiale massima prevista con un margine, non alla pressione operativa prevista. I valori nominali sono gradini fissi, in genere una pressione di esercizio di 5.000, 10.000 e 15.000 psi nel servizio terrestre comune e offshore, e la differenza di costo tra i passaggi è di gran lunga inferiore al costo di un camino che non può mantenere una chiusura.

La linea di fondo

Un pozzo salta perché le barriere che avrebbero dovuto reggere non hanno resistito: la colonna di fango era troppo leggera, è mancato l'afflusso, oppure il dispositivo di prevenzione e il collettore non hanno funzionato quando sono stati finalmente utilizzati. Il rilevamento fa guadagnare tempo e l'attrezzatura acquista la capacità di utilizzare quel tempo. Per chiunque specifichi o mantenga hardware di controllo del pozzo, le priorità sono poco affascinanti e coerenti: corretta valutazione della pressione, certificazione API verificata, guarnizioni e strozzatori che sopravvivono al flusso abrasivo e un programma di test che viene effettivamente seguito.