ケーシング（ボアホール）
ケーシングは、ボアホールの最近掘削されたセクションに組み立てられて挿入される大口径パイプです。脊髄を保護する脊椎の骨と同様に、ケーシングは掘削されたボアホールの内側に設置され、井戸の流れを保護およびサポートします。下部（場合によっては全体）は通常、セメントで固定されます。[1]通常、より深いストリングは表面まで完全にセメントで固定されていないため、パイプの重量は、坑口のケーシングハンガーによって部分的に支えられている必要があります。
所定の位置に接着されたケーシングは、いくつかの方法で穴あけプロセスを支援します。[2]
- 淡水井戸ゾーンの汚染を防ぎます。
- 不安定な上部の地層が陥没してドリルストリングを突き刺したり、大きな洞窟を形成したりするのを防ぎます。
- 高密度の掘削流体を使用してより深く掘削を継続できるようにする強力な上部基盤を提供します。
- 掘削された地層内のさまざまなゾーン（圧力や流体が異なる可能性がある）を互いに分離します。
- 表面から高圧ゾーンを密閉し、パンクの可能性を最小限に抑えます
- 生産ゾーンへの流体の損失または汚染を防ぎます。
- 生産設備を設置するための滑らかな内部ボアを提供します。
ケーシングプログラムの最適な設計により、坑井建設コストが削減され、運用効率が向上し、環境への影響も軽減されます。[3]
生産チューブと呼ばれるわずかに異なる金属ストリングは、生産流体を収容し、地下の貯留層から地表に運ぶために、井戸の最終ケーシングストリング内にセメントなしで使用されることがよくあります。
デザイン
坑井の計画段階では、通常は地質学者などからの情報をもとに、掘削エンジニアが戦略的な深さを選択します。この深さでは、掘削が目的の総深さに達するために穴を開ける必要があります。この決定は、多くの場合、地層の圧力と強度、坑井の完全性などの地下データに基づいており[ 4]、コスト目標と望ましい掘削戦略とのバランスが取れています。[2]
ケーシングセットの深さを決定したら、穴のサイズとケーシングのサイズに従う必要があります。各ケーシングストリングに開けられた穴は、ケーシングをその中に配置するのに十分な大きさでなければならず、そのケーシングの外側と穴の間にセメントのためのスペースを確保します。また、ドリルを継続する後続のビットは、明らかに既存のケーシングストリングを通過する必要があります。したがって、各ケーシングストリングは、その後、より小さな直径を有することになります。最終ケーシングストリングの内径（またはライナー完成の場合は最後から2番目のストリング）は、生産チューブと、パッカー、ガスリフトマンドレル、地下安全弁などの関連ハードウェアに対応する必要があります。
設計されたパイプの各サイズのケーシング設計は、掘削中および坑井の生産寿命にわたって直面する可能性のある最悪の条件を計算することによって行われます。縦方向の引張強度、破裂および崩壊抵抗（軸応力およびフープ応力の二軸効果を考慮して計算）などの機械的特性は、さまざまな深さで十分でなければなりません。強度の異なるパイプは、多くの場合、長いケーシングストリングで構成されます。これは、通常、上部で最大の軸方向張力とおそらく最大の内部破裂圧力差を持ち、外部圧力と低下した内圧からの井戸の深部で最大の崩壊荷重を持ちます。
ケーシングストリングは、坑口に設置されたケーシングハンガーによって支えられています。これは後でクリスマスツリーで覆われます。坑口の下部部材は通常、所定の位置にセメントで固定された後、最初のケーシングストリングの上に取り付けられます。
間隔
通常、井戸には、前のケーシングラン内に連続して配置されたケーシングの複数の間隔が含まれています。[2]以下のケーシング間隔は、通常、油井またはガス井 で使用されます。
- コンダクターケーシング
- 表面ケーシング
- 中間ケーシング（オプション）
- 生産ケーシング
- 生産ライナー
導体ケーシングは、掘削作業中の支持体として、表面ケーシングの掘削およびセメント固定中の逆流リターン、および表面近くの緩い土の崩壊を防ぐために機能します。通常、18"から30"などのサイズまでさまざまです。[5]
表面ケーシングの目的は、掘削および完了時に淡水ゾーンが汚染されないように淡水ゾーンを隔離することです。表面ケーシングは、ケーシングの深さやセメントの品質の規制を含む可能性があるこれらの環境問題のために、最も厳しく規制されています。表面ケーシングの典型的なサイズは13⅜インチです。[5]
より長い掘削間隔では、噴出を防ぐために必要な掘削泥水が静水圧を引き起こし、より浅いまたはより深い地層を破壊する可能性がある場合、中間ケーシングが必要になることがあります。ケーシングの配置は、掘削流体の静水圧が地層間隙水圧と破砕圧力の間の圧力レベルにとどまるように選択されます。[6] [5]
コストを削減するために、前のケーシング間隔の靴（底部）のすぐ上に伸び、表面ではなくダウンホールにぶら下がっているライナーを使用することができます。多くのライナーは生産チューブの直径と一致しますが、通常は7インチです。[5]
流体を生成すると鋼が腐食したり、アスファルテンやパラフィンワックスなどの堆積物が形成されたり、直径が大きくなると流れが不安定になる可能性があるため、実際にケーシングから生成されるウェルはほとんどありません。したがって、生産チューブは最後のケーシングストリングの内側に設置され、チューブの環は通常、パッカーによってチューブの底で密封されます。チューブは、メンテナンス、交換、またはさまざまなタイプの改修作業のために簡単に取り外すことができます。ケーシングよりも大幅に軽量で、穴に出入りするために掘削リグを必要としません。この目的のために、より小さな「サービスリグ」が使用されます。
セメント固定
セメント固定は、セメントスラリーをケーシングの内側に循環させ、ケーシングストリングの下部にあるケーシングシューを介して環状部に排出することによって実行されます。セメントスラリーを必要な間隔でケーシングの外側に正確に配置するために、プラグはセメントスラリーカラムの後ろに置換流体でポンプで送られ、ケーシングシューに「ぶつかり」、シューを通る流体のさらなる流れを防ぎます。 。この隆起は、セメントポンプでの圧力スパイクとして表面で見ることができます。セメントがケーシングの内側に逆流するのを防ぐために、ケーシングシューの上のフロートカラーはチェックバルブとして機能し、流体が環状部からシューを通って上に流れるのを防ぎます。
ケーシングウェア
ケーシング内での長期にわたる繰り返しの軸方向および回転運動は、ケーシング内部の摩耗を引き起こし、パンク、生産損失、およびその他の危険で費用のかかる合併症の可能性があります。
次の条件がケーシングの摩耗に寄与します。
- ドリルパイプ重量
- 泥と添加物
- RPMとROP
- ツールジョイントコーティング
- ウェルパスとドッグレッグ
以下は、ケーシングの摩耗を最小限に抑えるための予防策に関する推奨事項です。
- ドッグレッグの重大度を最小化し、実際のドッグレッグが計画値の少なくとも1.5倍になることを期待します。
- ケーシングに優しいツールジョイント材料の使用。
- ローター速度を最小限に抑え、ダウンホールモーターを使用します。
- ROPを増やします。
- 適切な泥の種類を選択し、潤滑剤を追加して摩耗と摩擦を最小限に抑えます。
- ドリルパイププロテクターの使用。
- 予想される摩耗セクション領域での厚肉ケーシングの使用。
- リスクを軽減するためのソフトウェアの使用。
参照
- ^ 「ケーシングはどのように機能しますか？」。www.rigzone.com 。2018年7月5日取得。
- ^ a b c Rabia、Hussain（1986）。油井掘削工学。スプリンガー。pp。185–243。ISBN 0860106616。
- ^ 「ケーシングを使用して方向性井戸を掘削する」。S2CID16241819。_
{{cite journal}}：引用ジャーナルには|journal=（ヘルプ）が必要です - ^ ワーグナー、RR; ウォーリング、DJ; ハラール、AS（1996-01-01）。最小コストのケーシング設計。石油技術者協会。土井：10.2118/36448-MS。ISBN 9781555634230。
- ^ a b c d 石油工学ハンドブック、第II巻：掘削工学。石油技術者協会。2007. pp。287–288。ISBN 978-1-55563-114-7。
- ^ 地熱発電のための閉ループシステムと方法-US20120174581A1- www.google.com-特許。
外部リンク
