Κεφάλαιο 7ο Σχεδιασμός Σωλήνωσης

Λάσπη με βάση το πετρέλαιο Λάσπη με βάση το πετρέλαιο Σκοπός της σωλήνωσης Βάθος Πρόγραμμα σωλήνωσης Διάμετρος σωλήνωσης Βάρος λάσπης, lb/gal Τύπος λάσπης Σωλήνωση: 13 3/8 in Επιφανειακή Διαδικασία επένδυσης της γεώτρησης από στήλη αλληλοκοχλιώμενων σωλήνων που φθάνουν συνήθως ως την επιφάνεια Λάσπη με βάση το νερό Σκοπός: Συγκράτηση των τοιχωμάτων της γεώτρησης & έμφραξη των ρωγμών για αποφυγή εισροής ρευστών από/προς το σχηματισμό Λάσπη με βάση το νερό 9 5/8 in Ενδιάμεση Καλή κυκλοφορία της λάσπης για έλεγχο των πιέσεων & προστασία των ασθενών σχηματισμών Απομόνωση των ζωνών ανωμάλων πιέσεων & των υδροφόρων οριζόντων Κατάλληλη σύνδεση εξοπλισμού γεώτρησης με εξοπλισμό επιφάνειας (wellhead equipment) Λάσπη με βάση το πετρέλαιο 7 5/8 in Liner Εκμετάλλευση κοιτασμάτων στις παραγωγικές γεωτρήσεις 5 1/2 in Παραγωγική Απομόνωση περατών σχηματισμών (porous media) για να αποφυγή «μόλυνσης» ζώνης εκμετάλλευσης Λάσπη με βάση το πετρέλαιο 2 7/8 in Σωλήνες παραγωγής Επιστροφή της λάσπης από το δακτύλιο της γεώτρησης στην εξέδρα στις θαλάσσιες γεωτρήσεις

Εκτέλεση σωλήνωσης κατά στάδια Τύποι σωλήνωσης Εκτέλεση σωλήνωσης κατά στάδια Σωλήνωση οδηγός (Conductor pipe) Διάμετρος γεώτρησης 24΄΄ Επιφανειακή σωλήνωση (Surface casing) 13 3/8΄΄ Όρυξη 17 1/2΄΄ Η οπή οδηγός ορύσσεται πριν την εγκατάσταση του γεωτρυπάνου Τσιμέντωση Ενδιάμεση σωλήνωση (Intermediate casing) 9 5/8΄΄ Όρυξη 12 1/4΄΄ Παραγωγική σωλήνωση (Production casing) 7΄΄ Όρυξη 8 1/2΄΄ Όρυξη 6΄΄

Τύποι σωλήνωσης Η σωλήνωση ενός τμήματος της γεώτρησης έχει λίγο μικρότερη διάμετρο από αυτή του κοπτικού με το οποίο ορύχθηκε το εν λόγω τμήμα Τύποι σωλήνωσης: Σωλήνωση οδηγός (drive or structural pipe) Σωλήνωση επαφής (conductor pipe) Επιφανειακή σωλήνωση (surface casing) Ενδιάμεση σωλήνωση (intermediate casing) Παραγωγική σωλήνωση (production casing) Σωλήνωση liner (liner casing)

Διαδικασία σωλήνωσης και εξοπλισμός Εκτέλεση μετρήσεων-διαγραφιών (loggings): Caliper log (όγκος διάκενου σωλήνωσης-γεώτρησης ποσότητα τσιμέντωσης) Αλλαγές στο αζιμούθιο & την παρέκκλιση της τροχιάς της γεώτρησης (κλίση) Μέγιστη θερμοκρασία χρόνος πήξης τσιμέντου Προετοιμασία της γεώτρησης Συναρμολόγηση απαραίτητου πρόσθετου εξοπλισμού: Πέλμα (shoe) & στέλεχος προσγείωσης (landing collar) Κεντρωτήρες (centralisers) Αποξεστήρες (scratchers) Προετοιμασία της στήλης σωλήνωσης Η ταχύτητα καθόδου ελέγχεται από την αντίσταση της λάσπης Με τη στήλη σωλήνωσης στη σωστή της θέση τίθεται σε κυκλοφορία η λάσπη Καταβίβαση της στήλης σωλήνωσης Παύση κυκλοφορίας της λάσπης όταν ο συνολικός όγκος της είναι ομοιογενής Τσιμέντωση

Χαρακτηριστικά σωλήνωσης Κατηγορίες σωλήνωσης (κατά A.P.I.) Διαστάσεις: Κατηγορία (Grade) Ελάχιστο όριο ελαστικότητας (minimum yield strength) (psi) Ελάχιστη συνολική αντοχή εφελκυσμού (minimum ultimate tensile strength) (psi) H40 40.000 60.000 J55 55.000 75.000 K55 95.000 C75 L80 80.000 N80 100.000 C90 90.000 C95 105.000 P110 110.000 125.000 Εξωτερική διάμετρος (outside diameter) & πάχος τοιχώματος (wall thickness) Μήκος στελέχους (length of joint) Βάρος ανά μονάδα μήκους (weight per unit length) Φορτία που δρουν πάνω στη σωλήνωση: Θλίψη (collapse): λόγω υδροστατικών πιέσεων στο εξωτερικό αστοχία προς τα μέσα Διάρρηξη (burst): λόγω υδροστατικών πιέσεων στο εσωτερικό αστοχία προς τα έξω Εφελκυσμός (tension): λόγω βάρους της σωλήνωσης

1. Γενικές αρχές σχεδιασμού σωλήνωσης Σχεδιασμός σωλήνωσης 1. Γενικές αρχές σχεδιασμού σωλήνωσης Αξιολόγηση γεωλογικών δεδομένων (evaluation requirements) Δεδομένα τελειώματος γεώτρησης (completion requirements) Ελάχιστο μέγεθος γεώτρησης (minimum hole size) Ανοχή ως προς kick (kick tolerance) Πετρογραφικοί παράγοντες (lithological factors) Επιλογή βάθους έδρασης σωλήνωσης (setting depth selection) Δεδομένα διάτρησης (drilling considerations) Αρχική επιλογή σωλήνωσης (initial casing selection) 2. Εκτίμηση του βάθους έδρασης της σωλήνωσης Βασίζεται στις βαθμίδες πίεσης πόρων (pore-pressure gradients) & στις βαθμίδες ρωγμάτωσης (fracture gradients) Σχεδιασμός σωλήνωσης από κάτω προς τα πάνω 3. Επιλογή του μεγέθους της σωλήνωσης Καθορίζεται από την εσωτερική διάμετρο της παραγωγικής σωλήνωσης & από τον αριθμό των στηλών ενδιάμεσης σωλήνωσης προκειμένου να φτάσει η γεώτρηση στο βάθος-στόχο Το μέγεθος του κοπτικού θα πρέπει να εξασφαλίζει επαρκές διάκενο μεταξύ της σωλήνωσης & της γεώτρησης

Σχεδιασμός σωλήνωσης (Επίλυση εφαρμογής) Μεθοδολογία σχεδιασμού βάθους έδρασης – μεγέθους σωλήνωσης Εφαρμογή: Σχεδιάζεται η όρυξη μιας γεώτρησης. Το τελείωμα της γεώτρησης προβλέπεται να περιλαμβάνει παραγωγική σωλήνωση 7 in με βάθος έδρασης τα 15.000 ft. Προσδιορίστε:  τον αριθμό των σωληνώσεων (των διαφορετικών στηλών),  το βάθος έδρασης κάθε στήλης  τα κατάλληλα μεγέθη σωλήνωσης (εξωτερική διάμετρος) κάθε στήλης σωλήνωσης, που απαιτούνται για να φτάσει ασφαλώς η γεώτρηση στο προγραμματιζόμενο βάθος Η πίεση των πόρων, η βαθμίδα ρωγμάτωσης και τα γεωλογικά δεδομένα από τις διαγραφίες γειτονικών γεωτρήσεων δίνονται στο Σχήμα. Λάβετε υπόψη ότι το ελάχιστο μήκος επιφανειακής σωλήνωσης που απαιτείται για την προστασία των υδροφόρων οριζόντων εκτιμάται σε 2.000 ft. Επίσης, περίπου 180 ft σωλήνωσης επαφής απαιτούνται γενικά για την αποφυγή εκπλύσεων (διάβρωσης) των επιφανειακών στρωμάτων. Στην περίπτωση αυτή συνιστάται, για λόγους ασφάλειας, να ληφθεί υπόψη μια αύξηση της πυκνότητας της λάσπης κατά 0,5 lb/gal και μία μείωση της τιμής της βαθμίδας ρωγμάτωσης που προέρχεται από τα δεδομένα των άλλων γεωτρήσεων στην ευρύτερη περιοχή κατά 0,5 lb/gal.

Σχεδιασμός σωλήνωσης (Επίλυση εφαρμογής) Μεθοδολογία σχεδιασμού βάθους έδρασης – μεγέθους σωλήνωσης Επίλυση εφαρμογής: Πετρογραφία Ισοδύναμη πυκνότητα λάσπης, lb/gal Σχιστόλιθος Ψαμμίτης Βάθος, ft Βαθμίδα ρωγμάτωσης Μείωση της βαθμίδας ρωγμάτωσης κατά 0,5 lb/gal Βαθμίδα πίεσης πόρων Αύξηση της βαθμίδας πίεσης πόρων κατά 0,5 lb/gal Βάθος – στόχος Σωλήνωση επαφής : 0-200 ft Επιφανειακή: 0-2000 ft Ενδιάμεση προστατευτική: 0-4000 ft Ενδιάμεση προστατευτική: 0-11400 ft Παραγωγική : 0-15000 ft

Σχεδιασμός σωλήνωσης (Επίλυση εφαρμογής) Μεθοδολογία σχεδιασμού βάθους έδρασης – μεγέθους σωλήνωσης Επίλυση εφαρμογής: Σωλήνωση Κοπτικό Σενάριο 1 Κοπτικό Σωλήνωση 8 1/2 7 (παραγωγική) 12 1/4 9 5/8 (ενδιάμεση) 17 1/2 13 3/8 (ενδιάμεση)   20 (επιφανειακή) Σενάριο 2 Κοπτικό Σωλήνωση 8 3/4 7 (παραγωγική) 14 3/4 10 3/4 (ενδιάμεση) 20 16 (ενδιάμεση)   24 (επιφανειακή)