2.0 STUCK PIPE MEKANISMER

Transkript

1 2.0 STUCK PIPE MEKANISMER I dette kapittelet vil vi ta for oss de vanligste årsakene til Stuck Pipe. Det kan på noen felt være andre problemstillinger enn dem som nevnes i kapittelet. Påstanden vår er at dersom en tar hensyn til de grunnleggende problemstillingene under planleggingen og utførelsen av boreoperasjoner vil en redusere sjansen for å havne i en Stuck Pipe situasjon. Problemene som beskrives vil for noen oppfattes som en selvfølge, for andre er dette nytt. Det er uansett viktig at alle tar med seg den grunnleggende kunnskapen ut i praksis. Det handler om å ha forståelse for hva man holder på med. Å bore kan ofte sammenlignes med å bevege seg forsiktig på tynn is. Ting endrer seg fort så en må ha full fokus og handlings plan klar. Rev NPS AS Side 5

2 Dårlig hullrensking I alle boreoperasjoner er hullrensing en av de viktigste faktorene for en suksessfull gjennomføring. Ved å måle mengden av borkaks som kommer ut av brønnen vil en få et bilde av hullrensingen. Form og størrelse på borkaksen vil også fortelle noe om forholdene nede i hullet. I seksjoner der poretrykk og oppsprekkingstrykk ligger nært hverandre er det av enda større viktighet at hullrensing gis stor oppmerksomhet. Poor hole cleaning 1. Det må brukes nødvendig tid til å rense hullet etter hvert som det bores. Det finnes ingen snarveier. 2. Det må være stor fokus på å unngå ECD peaker, slik at en unngår store belastninger på formasjonen. 3. Ved tvil om hullrensing er optimal bør det sirkuleres eventuell vurdere wiper trip. 4. Rotasjonshastigheten bør være høyere enn 120 rpm for å oppnå optimalt kaksløft. Helst bør rotasjonen være opp mot 180 rpm. En må ta hensyn til slitasjen på filterkaken dersom en sirkulerer med BHA i sandformasjoner. 5. Pumperaten må til en hver tid være den maksimale, og vil ofte bli styrt av ECD begrensningen som er avtalt på forhånd. 6. For mer informasjon les kapitel 2 Unngå Stuck Pipe. Side 6 NPS AS Rev

3 1. Dersom avpakking. Reduser pumperaten eventuelt stopp pumpene, jobb strengen i motsatt retning av siste bevegelse prøv å etablere sirkulasjon men vær spesielt oppmerksom på trykkoppbygging (Float kan hindre avblødning av trykk under floaten). 2. Dersom strengen drar på seg vekt ved trekking ut, gå ned 2-3 stand og sirkuler med maks rate i 30 min, prøv så å passere området som det ble registrert overpull. Er området ok. Vurder å sirkulere med maks rotasjon for å få ut kaksen eventuelt back ream ut. Differensial Stuck Risikoen for å gå differensial Stuck inntreffer når differensialtrykket virker på borestrengen (collar/ liner/screen etc.) i så stor grad at det presser strengen mot borehulls veggen i permeable soner, og gjør det vanskelig å dra denne fri. I noen tilfeller er kraften som trengs for å dra fri større enn kraften tilgjengelig på riggens utstyr eller større enn klassifiseringen på pipen, dette kan medføre at strengen settes fast og må forlates i hullet. Faktorer som kan nevnes er: 1. Kontaktflaten mellom strengen og hull veggen. 2. Høyt differensialtrykk. 3. Permeable formasjoner. 4. Tid. 5. Dårlig filterkake. Rev NPS AS Side 7

4 Differential sticking 1. Minimaliser mengden av faste partikler i slammet som sand, silt, ikke hydrert leire og barytt. Bruk oljeslam om mulig da det gir lavere friksjonskoeffisient. 2. Tilstrebe en mest mulig impermeabel og tynn filterkake for å redusere kontaktflaten. 3. Unngå stans i operasjonen med strengen stående stille. 4. Design BHA slik at det har minst mulig kontaktflate mot hull veggen, bruk spiralformet vektrør. 5. Forbered mannskapet på operasjoner og vær klar slik at en unngår unødvendig stans. 1. Beveg borestrengen så snart en får indikasjon på differensial stuck. 2. Torque opp strengen og jar nedover med maksimal kraft. 3. Evaluer å senke slam vekten slik at differensial trykket blir mindre. Side 8 NPS AS Rev

5 Key seating Key seating oppstår når deler av borestrengen ligger å gnager mot hullveggen under rotering. Dette forekommer som oftest i områder med stor vinkelbygging. Borestrengen vil enten forårsaket av vekt legge seg på lavsiden eller bli dradd opp mot oversiden av hullet på grunn av strekk, der vil den i myke formasjoner grave seg inn i hullveggen å forme hullet som et nøkkelhull. Vanligvis er ikke dette et problem under boring men derimot kan det skape store problemer når en skal trekke ut BHA forbi et slikt område. Årsaken til problemet er at borestrengen har dannet et underdimensjonert spor i hullveggen som stabilisatorer eller borkrone ikke klarer å passere. Key seating 1. Unngå å lage store vinkler i brønnbanen (dog leg). 2. Ream området dersom det oppstår store avvik (dog leg). 3. Vær OBS på områder med stor vinkel (dog leg) når en skal trippe, bruk tripp risk logg. 4. Vurder å bruke string reamer dersom Key seating er et problem. 1. Dersom en setter seg fast under tripping ut må en torque opp strengen og jobbe nedover med maks kraft, jar ned dersom nødvendig. 2. Back ream ut av hullet for å åpne opp problemområder. Rev NPS AS Side 9

6 Brønnbane geometri (avvik/ kanter) Når en borer i formasjoner med forskjellige egenskaper, kan deler av hullveggen falle inn i hullet spesielt ved overgang fra harde til mykere formasjoner. Dette fører til ujevn hullvegg og skarpe kanter. Normalt vil en ikke se noe til dette under boring da strengen roteres nedover og er i kompresjon. Problemene oppstår vanligvis når en skal trekke ut av hullet. Under trekking vil strengen være påført større strekkraft og bli dradd opp mot hullveggen. Når BHA som er stivere enn borerørene og har ulike ytre dimensjoner trekkes gjennom et slikt område kan det henge seg opp. Vær spesielt forsiktig med å bytte til et stivere BHA, en kan gjerne fint komme inn i brønnen, men ha store problemer for å komme ut igjen. Wellbore geometry 1. Reame hullet i problemsoner. Prøv å file ned kanter og overganger der en har problemer hvis mulig. 1. Jobb strengen ned, jar om nødvendig for å frigjøre. 2. Etabler sirkulasjon og rotasjon. 3. Ream området forsiktig oppover, pass på torquen. Side 10 NPS AS Rev

7 Trangt hull Under boring i harde formasjoner vil en ha høy slitasje på borkronen og stabilisatorene. Dette kan føre til at en ender opp med et trangt hull. Sjekk derfor alltid OD på borkronen og stabilisatorene før og etter boring. Dersom en kjører i hullet med en ny borkrone kan en kile fast borkronen i det trange hullet. Undergauge hole 1. Kontrollmål alltid borkronen og stabilisatorene før og etter bruk. 2. Velg borkrone og stabilisatorer av høy kvalitet dersom en skal bore i harde formasjoner. 3. Ream seksjoner hvor en mistenker at det er trangt. 4. Begrens trippehastigheten i det åpne hullet. 5. Start å vaske/ reame i god avstand fra soner som kan være trange. 1. Jar oppover med maks kraft. Rev NPS AS Side 11

8 Junk Junk i hullet er et objekt som ikke skal være der. Dette kan være deler av nedihullsutstyr eller gjenstander som har falt i hullet fra overflaten. Dersom en har en Junk i hullet over BHA er det stor fare for å gå mekanisk Stuck. Junk 1. Hold orden på utstyret som brukes i nærheten av rotasjonsbordet, bruk sikring. 2. Utfør jevnlige sjekker på pipehandlingsutstyret og påse at det ikke er fare for løse deler.. 3. Bruk hole cover når det arbeides med BHA. 4. Det er god praksis å bruke en pipe wiper som hole cover når en tripper uansett retning, en slitt pipe wiper kan brukes som Hole cover når en borer. 5. Sjekk alltid nedihullsutstyr nøye før det kjøres i hullet. 1. Vurder situasjonen, om mulig finn ut hva som er falt i hullet. 2. Begynn å jobbe strengen forsiktig i motsatt retning av siste bevegelse, prøve å lirke strengen løs. Side 12 NPS AS Rev

9 Kollapset foringsrør Foringsrør kan kollapse dersom de utsettes for store krefter. Krefter som kan svekke foringsrørets styrke er: Strekkrefter, trykk fra testing, slitasje, formasjonsrelaterte krefter og korrosjon. Andre årsaker kan være at det er valgt feil kvalitet på foringsrøret i planleggingsfasen og at det er brukt for mye energi under innkjøring dvs. bøying (buckled) pga. overvekt. Det kan også oppstå problemer med delvis skadet kollapset foringsrør i området rett over et millet vindu. Collapsed casing 1. Ta hensyn til alle faktorer under valg av foringsrør kvalitet. 2. Unngå overbelastning under innkjøring. 3. Ha fokus på gode sement jobber og sementer høyest mulig opp på utsiden av foringsrøret. 4. Ta hensyn til slitasje på foringsrøret under videre boring, det vil alltid være områder som får større slitasje pga. friksjon. Bruk friksjonshemmende midler i borevæsken. 5. Bruk korrosjonshemmende midler i borevæsken. 6. Vurder å kjøre kalipper log. 1. Jar strengen fri i motsatt retning av siste bevegelse. Rev NPS AS Side 13

10 Sement relatert En sementrelatert Stuck Pipe situasjon kan være forårsaket av flere senarioer vi deler disse inn i to typer. 1. Sement som ikke er herdet (Green cement). 2. Løse deler av sement som faller ned på BHA Sement som ikke er herdet En kan ved uheldige omstendigheter havne med BHA i uherdet sement. Årsaker til dette kan være at teoretisk topp av sement er feil, ikke tatt hensyn til settetid eller at en kjører for dypt. Dersom borestrengen kjøres inn i en sement som ikke er herdet (Green cement) vil en kunne forårsake hurtig setting. Grunnen til dette er at trykket som påføres sementen når BHA kjøres inn i den starter herdeprosessen. En pumpeoppstart vil også påføre sementen ekstra trykk og i noen tilfeller er det under pumpe oppstart sementen setter seg opp og fører til Stuck Pipe. Green cement 1. Sementens settetid skal være kjent og notert i programmet. 2. Teoretisk topp av sement skal være kjent. 3. Start å sirkulere 100 meter over teoretisk topp sement og vask ned til topp av sement. 4. Bor/ dress sementen med en kontrollert ROP, sjekk at en er fri min hver halv meter boret sement, ream vekk cuttings fra BHA før en fortsetter. 5. Bruk høyest mulig pumperate når sement bores for å sikre god hullrensing. 6. Sjekk konsistensen på sement som kommer i retur på shakerne. Side 14 NPS AS Rev

11 1. Blø av alt innestengt trykk. 2. Begynn å jare opp med maks tillat kraft. 3. Prøv å etablere sirkulasjon Sement som faller ned på BHA Under utboring av sementplugger og foringsrør sko, vil det alltid være en viss fare for at sement løsner fra hullveggen og faller ned på BHA. Dette kan da medføre at BHA kiler seg fast. Det kan være flere årsaker til at dette skjer, vi ser på tre senario. 1. Boring av sementplugger innvendig i foringsrør kan medføre løs sement dersom diameteren på valgte borkrone er for liten i forhold til innvendig diameter på foringsrøret. Dette senarioet kan gjerne oppstå dersom en skal bore ut en sementplugg i et foringsrør som består av en liner med 9 ⅝ x 10 ¾ tie back. I dette tilfellet vil en ikke klare å renske ut sementen i 10 ¾ foringsrør tilstrekkelig med en 8 ½ Borkrone. dette er spesielt kritisk når borkronen entrer 9 ⅝ foringsrør. Cement related Rev NPS AS Side 15

12 2. Utboring av foringsrørsko og rottehull. Her vil hull dimensjonen i rottehullet være større enn innvendig diameter av foringsrøret. Når borkronen arbeider seg nedover i rottehullet er det alltid en fare for at den slår løs noe av sementen i rottehullet. Dersom dette skjer er det stor fare for at BHA kiler seg fast og en kan få avpakning med fracking av formasjonen rett under foringsrørskoen. 3. Boring på kick off sement. Dersom en borer ut nytt hull på en sementplugg for å lage en ny brønnbane vil en danne en kileformet sement profil. Er retningen nedover vil en ha denne profilen over seg og faren for at deler av sementen skal brekke løs og falle ned på BHA stor. 1 Minimer lengden på rottehull. 2 Sørg for at sementen har fått nok tid til å herde før en borer den ut eller kicker av på den. 3 Bor sementen med en kontrollert ROP, sjekk at en er fri min hver ½ meter boret. 4 Ream området godt før videre boring etter at sementen er boret ut. 5 Begrens hastigheten når BHA trekkes forbi områder hvor sement kan løsne. 1 Dersom det ikke er avpakning er det en fordel å opprettholde sirkulasjon og rotasjon for å knuse/ vaske vekk sement biter. 2 Prøv å knuse opp sementen ved hjelp av å jobbe strengen opp/ ned, øk kreftene gradvis. 3 Legg torque inn i strengen, prøv å etablere rotasjon for å knuse sementbitene. Side 16 NPS AS Rev

13 U-konsoliderte formasjoner U-konsoliderte formasjoner oppstår vanligvis i de øvre formasjonslagene i brønnen. Formasjonen kan typisk bestå av løs sand, grus og silt som faller inn i brønnen. Øking av slamvekten vil ikke alltid løse problemet direkte, men kan også føre til bedre oppbygging av filterkake som kan stabilisere formasjonen. God filterkake kan være viktigere enn høy overbalanse for å stabilisere slike formasjoner. Problemer med slike formasjoner kan også oppstå dersom en ikke tar hensyn til trykksvingninger. Eksempel kan være surge/ swab belastninger under kjøring/ trekking. Unconsilidated formation 1. Planlegg boring gjennom slike formasjoner med lavest mulig hullvinkel. 2. Slammet må designes for å bygge en lavpermeabel filterkake. 3. Unngå store sjokk vibrasjoner, ta hensyn til dette når BHA designes. 4. Ikke påfør hullet store trykksvingninger da det vil øke faren for innrasing fra slike formasjoner. 5. Vurder å pumpe en viskøs pille inn i/ mot aktuell formasjon. Dette kan gi kohesjon (bindekraft) i formasjonen. 6. Vær forberedt på at det kan samle seg slike formasjonsrester ved bunnen av hullet, vask derfor ned 1-2 stand etter tripp. 7. Vær forberedt på å reame hullet. 8. Kontroller boreraten. 9. Sørg for god hullrensing. Rev NPS AS Side 17

14 1. Jobb strengen i motsatt retning av siste bevegelse. 2. Etabler sirkulasjon dersom mulig. 3. Øk kreftene gradvis mens det jobbes. 4. Ream området og rengjør før videre boring. Formasjoner som er svekket av sprekker En brønn bores gjennom formasjoner med forskjellige egenskaper. Formasjonen kan være svekket av sprekker. Sprekkene kan medføre at store og små biter av formasjonen faller inn i borehullet. Denne problemstillingen er mest vanlig i kalkstein og skifer. Fractured/ faulted formation 1. Planlegg boring gjennom slike formasjoner med lavest mulig hullvinkel. 2. Sjekk tilstanden på hullet bak deg før det bores for langt dersom en har boret gjennom slike soner. 3. Minimer trykksvingningene i hullet. Eksempel surge/ swab under tripping. 4. Vær alltid forberedt på å reame områder på vei inn i hullet. 5. Sørg for god hullrensing. Side 18 NPS AS Rev

15 1. Dersom det ikke er avpakning er det en fordel å opprettholde sirkulasjon og rotasjon for å knuse/ vaske vekk formasjonsbiter. 2. Prøv å knuse opp formasjonsbitene ved hjelp av å jobbe strengen opp/ ned, øk kreftene gradvis. 3. Legg torque inn i strengen, prøv å etablere rotasjon for å knuse formasjonsbitene. Mobile formasjoner Den mest vanlige mobile formasjonen er salt, kull og plastisk leirskifer. Når disse formasjonene utsettes for vertikale krefter samtidig som de har mistet horisontal støtte inn mot borehullet vil de sige inn i borehullet. Denne typen formasjoner har plastiske egenskaper som gjør at den blir deformert under trykk uten å sprekke opp og falle fra hverandre, i verste fall kan en slik formasjon føre til Stuck pipe. Mobile formation 1. Ta hensyn til betydningen av reaksjonstid ved boring i slike formasjoner. 2. Vurder å bruke ekstra hullåpner (under reamer). 3. Øk slamvekten før gjennomboring av kjente mobile formasjoner. 4. Vær alltid forberedt på å reame områder på vei inn i hullet. 5. Hold strengen i bevegelse i åpent hull, vurder wipertrip. 6. Sørg for at slammet har de rette egenskapene. 7. Minimer eksponeringstiden hvor hullet er åpent. Rev NPS AS Side 19

16 1. Etabler å forbedre sirkulasjonsraten, jobb strengen opp/ ned. Øk kraften gradvis. 2. Vurder å øke slamvekten. Formasjoner med unormalt høye bergartstrykk Avskalling på hullveggen forårsaket av større kompresjonspenninger. Fragmenter faller inn i borehullet. Dette resulterer i større diameter på borehullet og påfølgende problemer med å renske hullet skikkelig. I det utborete hullet hvor bergarten tidligere tok opp krefter må nå slammet og bergarten rundt hullet ta denne belastningen. Ved lave slamtrykk må bergarten rundt hullet ta opp en enda større del av kreftene. I formasjoner med unormale høye trykk blir også horisontalspenningene i formasjonen større. Dette betyr at dersom vi har for lavt slamtrykk kan kompresjonspenningene rundt borehullet bli større enn styrken på bergarten og det oppstår avskalling. Skifer er mer utsatt enn for eksempel sandformasjoner. Vi skiller trykkskadet skifer i to typer: 1. Naturlig overtrykksskade. 2. Indusert overtrykksskade. Naturlig overtrykksskadet skifer er en skifer som inneholder et høyere poretrykk enn den normale poretrykksgradienten i området. Den vanligste årsaken til dette er geologiske fenomen som naturlig fjernet overbalanse eller under kompresjon. Dersom en borer slike formasjoner med lav slamvekt vil det forårsake ustabilitet og fare for kollaps der deler av formasjonen raser inn i borehullet. Indusert overtrykk i skifer oppstår når skiferen opptar det hydrostatiske trykket av slammet. Graden av indusert overtrykk vil være avhengig av eksponeringstiden. Dersom en reduserer trykket i brønnen etter en slik eksponering, vil skiferen ha et høyere indre trykk enn trykket i brønnen. Skiferen kan da falle inn i borehullet, på en lignende måte som naturlig overtrykket skifer. Side 20 NPS AS Rev

17 Trykkstresset skifer. 1. Planlegg boring gjennom slike formasjoner med lavest mulig hullvinkel. 2. Bruk alltid tilstrekkelig slamvekt. Vurder dette nøye på forhånd ut fra formasjonsmekanikk. 3. Minimer streng vibrasjonen, tilpass RPM. 4. Reduser trippehastigheten før entring av slike problemsoner. 5. Minimer eksponeringstiden. 6. Unngå reduksjon av slamvekten. 7. Vær OBS på at nødvendig slamvekt vil øke med økende hullvinkel. 1. Prøv å knuse opp formasjons bitene ved hjelp av å jobbe strengen opp/ ned, øk kreftene gradvis. 2. Oppretthold sirkulasjonen med høyest mulig rate dersom det ikke er avpakning 3. Ream området dersom mulig. 4. Øk slamvekten dersom der registreres problemer med kompresjonsbrudd. Rev NPS AS Side 21

18 Reaktive formasjoner Dersom en borer gjennom skifer, leire eller unge formasjoner kan disse utvide seg ved at de absorberer vann fra slammet. Dette forkommer hovedsakelig ved bruk av vannbasert slam og reaksjonstiden er avhengig av slammets og formasjonens egenskaper. Økning av slamvekten har ikke stor betydning for dette problemet. I verste fall kan svelling av formasjonen føre til et Stuck pipe problem. Reactive formation 1. Bruk et inhibitert slamsystem for å unngå en kjemisk reaksjon med formasjonen. 2. Vær nøye med kontrollen av slam parameterne og hold dem innen for anbefalt spesifikasjon. 3. Minimer tiden formasjonen blir eksponert for slam i åpent hull. 4. Rensk hullet regelmessig. 5. Ream ut av hullet dersom åpenhull tiden er lang. 6. Sikre en god hullrensing under boring og reaming. 7. Vær oppmerksom på at mud eventuelt må dumpes/ dilutes eller gå over til oljebasert slam. 1. Prøv og reame område. 2. Lubriser/ pump ved trekking ut av hullet for å unngå swabbing. Side 22 NPS AS Rev