Blowout-Brunnenbohrungen: Ursachen, Warnzeichen und Hindernisse für die Bohrlochkontrolle

Ein Blowout während des Bohrens ist der Verlust der Kontrolle über das Bohrloch: Formationsflüssigkeit dringt in das Bohrloch ein, die Barrieren, die sie zurückhalten sollten, versagen nacheinander und Öl oder Gas gelangen ungehindert an die Oberfläche. Es handelt sich eher um eine Kette von Fehlern als um ein kaputtes Teil, und die Kette beginnt normalerweise lange bevor es irgendjemand auf dem Bohrinselboden bemerkt.

Aus diesem Grund wird das Bohren von Blowout-Brunnen eher als Disziplin denn als Risiko betrachtet, gegen das man sich versichern muss. Im Folgenden geht es genau um den Begriff, die vier Ursachen hinter den meisten Ereignissen, die Tritt-Indikatoren, die einer Mannschaft Zeit zum Handeln geben, die Ausrüstung, die den Barrierenstapel bildet, und die Bewertungen und Tests, die überprüft werden sollten, wenn Sie Bohrlochkontrollhardware spezifizieren oder kaufen.

Was ist ein Blowout-Brunnen?

Ein Blowout-Bohrloch ist ein Bohrloch, dessen Formationsflüssigkeiten nicht mehr zurückgehalten werden können, sodass Öl, Gas oder Sole aus dem Bohrloch an die Oberfläche oder in eine andere Formation entweichen. Der Unterschied zwischen einem Kick und einem Blowout liegt in der Reichweite, nicht in der Art: Ein Kick ist ein Zustrom, den Sie noch kontrollieren können, ein Blowout ist ein Zustrom, den Sie nicht kontrollieren können.

Ein Kick beginnt, wenn der von der Bohrflüssigkeit ausgeübte Druck unter den Porendruck der zu bohrenden Formation fällt. Wenn die Mannschaft den Brunnen verschließt, den Zufluss ableitet und die Schlammsäule wieder auffüllt, endet die Veranstaltung mit einem Kick. Wenn das Einschließen fehlschlägt oder sich verzögert, wird derselbe Zustrom zum Ausblasen, und das Vokabular verschiebt sich erneut, je nachdem, wohin die Flüssigkeit fließt.

Vier Ursachen, die die meisten Bohrunfälle erklären

Fast jeder Bohrausbruch ist auf eine Schlammsäule zurückzuführen, die den Formationsdruck nicht mehr ausgleicht, gefolgt von einem von vier Versagenspfaden.

1. Unzureichende Schlammdichte. Der Schlamm hat ein zu geringes Gewicht für die zu bohrende Formation oder er wird durch den Zufluss selbst verdünnt, sodass der hydrostatische Druck unter den Porendruck fällt und das Bohrloch zu fließen beginnt.
2. Durchblutungsstörungen. Wenn Schlamm in eine durchlässige oder gebrochene Zone entweicht, sinkt der Ringraumspiegel, der hydrostatische Druck sinkt und eine tiefer liegende Formation kann das Bohrloch speisen. Durchblutungsstörungen und Tritte sind so eng miteinander verbunden, dass viele Betreiber sie als eine einzige Risikokategorie einstufen.
3. Abnormaler Formationsdruck. Ein schmaler Spielraum zwischen Porendruck und Bruchgradient lässt wenig Spielraum zwischen einem Tritt und verlorenen Rückschlägen. Ein Bohrfenster von nur wenigen Zehntel Pfund pro Gallone Breite bestraft jede Abweichung im Schlammgewicht.
4. Versagen der Zementierung und des Gehäuseschuhs. Zement, der den Schuh oder eine Formation hinter dem Rohr nicht isoliert, lässt Flüssigkeit nach oben fließen – manchmal sah die Zementarbeit noch Tage nach dem Pumpendiagramm sauber aus.

Dahinter und nicht daneben liegen Geräte- und Verfahrensfehler. Ein unerprobter Verhinderer, ein Pit-Volumen, das niemand mit der vorherigen Stunde vergleichen konnte, oder eine langsame Entscheidung, den Ball zu schließen, verwandeln einen lehrbuchmäßigen Kick in einen Blowout.

Warnzeichen: Vom Kick bis zum Blowout

Kick-Indikatoren erscheinen Minuten bis Stunden vor einem Blowout, und jeder einzelne von ihnen ist eine Änderung einer Zahl, die der Bohrer bereits beobachtet.

Die Überprüfung von Vorfällen wiederholt die gleiche Lektion: Mannschaften, die auf den ersten Indikator reagieren, halten den Schacht fest, während Mannschaften, die auf die Bestätigung warten, länger brauchen, als die Formation zum Entladen des Ringraums benötigt.

Der Barrier Stack: Ausrüstung, die einen Bohrlochausbruch verhindert

Bohrlochkontrollgeräte bestehen aus einem Stapel unabhängiger Barrieren, und jedes Element hat eine Aufgabe, die die anderen nicht erfüllen können.

Blowout-Preventer (API 16A)

Ein ringförmiger Verhinderer schließt sich zuerst, dichtet nahezu jede Form im Loch ab und ermöglicht das Abisolieren des Rohrs unter Druck. Rammverhinderer übernehmen dann die Aufgabe: Ein einzelner Rammkopf dichtet ein Rohr einer Größe ab, während ein doppelter Rammkopf Rohrrammen mit Blind- oder Scherrammen kombiniert, die den Strang durchtrennen und ein offenes Loch abdichten. Der Arbeitsdruck und nicht die Farbe der Farbe entscheidet darüber, ob ein Verhinderer für einen bestimmten Brunnen akzeptabel ist.

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Ein Verhinderer ist seine Typenbezeichnung erst dann wert, wenn er sich bewährt hat, und hier hat der Teststumpf seinen Platz verdient. Ein ordnungsgemäß bewerteter BOP-Teststumpf ermöglicht es einem Prüfgerät, den Stapel bei vollem Druck zu überprüfen, bevor er benötigt wird, und nicht danach, und schützt den Stapel außerdem vor Beschädigungen bei wiederholten ungetesteten Zyklen.

Choke-and-Kill-Verteiler (API 16C)

Sobald das Bohrloch verschlossen ist, wird der Drosselverteiler zum Instrument, um es wieder unter Kontrolle zu bringen: Er hält den Gegendruck im Ringraum aufrecht, während der Zufluss mit kontrollierter Geschwindigkeit abgeführt wird. Ein Tötungsverteiler stellt den parallelen Weg zum Pumpen schwerer Flüssigkeiten in das Bohrloch bereit. Beide müssen abrasive, gasgeschnittene und manchmal saure Flüssigkeiten bei vollem Bohrlochdruck verarbeiten, daher sind Drosseln mit gepanzerter Oberfläche und richtig ausgerichtete Strömungswege hier wichtiger als in fast jedem anderen Teil der Bohranlage.

Einen Bohrlochausbruch beseitigen: Was funktioniert, wenn die Kontrolle verloren geht

Sobald ein Brunnen explodiert, ändert sich das Ziel von der Prävention zur Kontrolle, und die verfügbaren Methoden lassen sich in drei Gruppen einteilen.

• Bullheading und dynamischer Kill. Schwere Flüssigkeit wird schneller hineingepumpt, als die Formation das Bohrloch versorgen kann, wodurch der Zufluss dorthin zurückgedrängt wird, wo er herkommt. Es eignet sich für flache Brunnen oder Bohrlöcher mit geringer Förderleistung und hängt von der Pumpleistung an der Oberfläche ab.
• Verschließen. Ein Verschlussstapel wird auf dem Bohrlochkopf angebracht, um den Fluss an der Oberfläche, normalerweise von einem Schiff, abzusperren. Es verschafft Zeit, zerstört aber nicht den Brunnen.
• Erleichterung gut. Ein Richtbrunnen wird gebohrt, um das Bohrloch zu kreuzen, dann wird schwerer Schlamm durch den Schnittpunkt gepumpt, um ihn abzutöten. Es ist die langsamste und zuverlässigste Option und die Standardwahl für Unterwasser-Blowouts.

API 16C-Drosselverteiler zur Brunnendruckregelung Oberflächenverteiler, der in Bohrlochkontrollmethoden verwendet wird, um den Druck durch Drosselventile während Bohr-, Förder- und Aufarbeitungsarbeiten zu regulieren. Produkt anzeigen →

Alle drei sind auf die gleiche Oberflächenhardware angewiesen: Pumpen, Hochdruckleitungen und einen Verteiler, der den Druck ohne Erosion oder Undichtigkeiten halten und regulieren kann.

Anpassung der Gerätebewertungen an reale Bohrlochbedingungen

Die Druckbewertung ist der erste Filter bei jedem Kauf einer Brunnensteuerung, aber nie der einzige. Zwei Baugruppen mit demselben 15.000 psi-Typenschild können sich in einem sauren, heißen Hochdruckbohrloch sehr unterschiedlich verhalten.

• Druckklasse und Prüfdruck. Der Arbeitsdruck definiert die Einsatzgrenze; Der Prüfdruck ist der, den die Hardware auf dem Stumpf aushalten muss. Bitten Sie um beides und um die Akte.
• Temperaturklasse. Elastomere und Sitze sind in einem definierten Bereich qualifiziert, von etwa -46 °C bis 121 °C für allgemeine Klassen und höher für spezielle Klassen. Ein für ein Bohrloch mit gemäßigten Temperaturen ausgelegter Verhinderer ist nicht automatisch für ein Bohrloch mit heißem Gas geeignet.
• Materialklasse. Der H2S- und CO2-Gehalt entscheidet darüber, ob Standard-Kohlenstoffstahl akzeptabel ist oder ob benetzte Teile einer sauren Betriebsspezifikation entsprechen müssen.
• Produktspezifikationsebene. PSL-Werte legen fest, wie viele zusätzliche Tests und Dokumentationen erforderlich sind, und sie sind der praktische Unterschied zwischen einem Ventil für allgemeine Zwecke und einem für kritische Bohrlochkontrollaufgaben.

Der Bohrlochkopf unter dem Schornstein verdient die gleiche Prüfung wie die Verhinderer darüber. Es trägt die Verrohrungsstränge, erfährt den gleichen Formationsdruck und ist die letzte Barriere, bevor die Flüssigkeit die Oberfläche erreicht.

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Häufig gestellte Fragen

Wie schnell kann aus einem Tritt ein Blowout werden?

In einer Gasquelle kann es nur wenige Minuten dauern. Gas dehnt sich beim Aufstieg aus, so dass ein Zustrom aus mehreren tausend Metern Tiefe den Ringraum sehr schnell entladen kann, sobald er sich der Oberfläche nähert. Deshalb wird der Einschaltvorgang in Sekundenschnelle gemessen und so lange geübt, bis er automatisch erfolgt.

Was ist der Unterschied zwischen einem Blowout und einem unterirdischen Blowout?

Ein Oberflächenausbruch erreicht den Bohrinselboden und die Atmosphäre; Ein unterirdischer Blowout bleibt unter der Erde und fließt quer in eine flachere Formation. Unterirdische Explosionen können schwieriger zu diagnostizieren sein, da an der Oberfläche möglicherweise kaum sichtbare Strömungen zu sehen sind, sie aber dennoch das Bohrloch und das Reservoir beschädigen.

Kann ein Blowout ohne Entlastungsbrunnen gestoppt werden?

Manchmal. Bullheading, Deckelung und Bohrlocheingriffe verhindern Ausbrüche, insbesondere an Land oder in flachem Wasser. Ein Entlastungsbrunnen kommt dann zum Einsatz, wenn andere Methoden versagen oder der Brunnen nicht sicher angefahren werden kann.

Wie oft sollte ein Blowout-Preventer getestet werden?

Funktionstests werden normalerweise wöchentlich oder pro Fahrt durchgeführt, wobei der vollständige Drucktest zu Beginn eines Bohrlochs, nach allen BOP-Arbeiten und in Intervallen durchgeführt wird, die durch die Bohrlochkontrollrichtlinie des Betreibers festgelegt sind.

Blowout-Brunnenbohrungen belohnen die Vorbereitung mehr als die Reaktion. Eine ausgeglichene Schlammsäule, ein getesteter Barrierenstapel und ein Team, das einen Grubengewinn als Arbeitsunterbrechungssignal behandelt, verhindern mehr Reifenpannen als jedes einzelne Gerät, und sie kosten weitaus weniger als die Alternative.