1.2 Shallow Water Flow Control Guidelines 帝国石油株式会社 国内本部削井部 1 SWFコントロールガイドライン 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 概要 ジオフィジックス予測 地層圧/地層破壊圧勾配 予測 SWF 区間の掘削テクニック 1.2.4.1 SWF 区間のケーシングセット及びセメンチング 1.2.4.2 大水深セメンチングデザインパラメータ 1.2.4.3 メカニカルシャットオフデバイス 1.2.5 改修作業 P&A に関すること 2 1.2.1 概要① SWFは、GOMの大水深域で広く見られる問 題。 シャローセクションにおけるオーバープレッ シャーによって、海面までフローが上昇してく る状態を言う。 コントロールするために莫大なコストが必要。 3 1.2.1 概要① 一般に水深500ft以上のところで、海底面下 200～2000ftの間に存在。 海洋ではForm.Press.／Frac. Press.ウィンド ウが狭いため、一度発生すると、止めること はほぼ不可能。 SWF発生の主原因は急激な堆積により、異 常な地圧を受けたことと予想されている。 4 1.2.1 概要② コンダクターセット後のSWFによる障害の中に は、修復不可能なケースもある。 海底面の隆起、クレータ、沈降→ロケーション障害 坑壁のサポートがなくなる→ケーシングバックリング ウェルボアインテグリティがなくなる→ウェルコント ロール不能 廃坑、掘り直し→プロジェクト遅延、コスト増 5 1.2.1 概要③ そこで、ガイドライン（以下の内容に関する説明 を含む）を作成。 ジオフィジックス解析・予測 テクニック 地層圧力・地層破壊圧力予測 セメンチング メカニカルシャットオフデバイス 6 1.2.2 ジオフィジックス解析 SWFの予測は可能 砂層が地圧を受けている可能性の目安として、 高解像度サーベイを適用すれば、SWFを起こし そうな砂層とシール泥岩の存在予測が可能。 （2D及び3D震探データ・特殊処理が必要） 堆積速度が500ft/100万年より速ければ地圧を受 けている可能性がある（Alberty 1997）。 その他 LWD・PWDはSWFの早期発見に役立つ 7 1.2.3 地層圧/地層破壊圧勾配 予測 SWFセクションを安全に掘りぬくには、地層圧／ 地層破壊圧ウィンドウに一定以上の幅（0.3ppg 以上）が必要。 オフセットウェルデータはとても有用であるが、 堆積環境の違いなどから、圧力に差異がある可 能性がある。震探データの解釈を含め、十分に 検討する必要がある。 より多くのデータを収集することが重要 それで、危険と判断されたら、ロケーションを換 えるのが一番 8 1.2.4 テクニック① それでもSWFの遭遇してしまったら、あるいは他にロケーション がなかった場合には、 ジェットストリング使用する。ドリルインモーターを使用し、フロー レートを最小に、ソイルの乱れを少なくする。 坑径は極力小さく保持する 拡掘はしない。 径の大きいドリルパイプの使用 循環を最小限にする。 スィープマッド（ジェル・フォームスラリーなら尚良い）、低脱水泥 水の使用 といった対策もある。 9 1.2.4 テクニック② SWF対策（スポット)の泥水プロパティ例 低脱水（10 cc/30min↓） 低ゲルストレングス（10分ゲル、30分ゲルともに10秒↓） YP：10、PV：15 適正比重（地層圧不明のときは堆積荷重の80-90%） 逸泥を伴うときはLCM添加 最大フローレートでSWFを動的に抑える ホールボリュームの2倍分をポンプしても抑えられない場合は、 それ以上ポンプしても効果は薄い 10 1.2.4 テクニック③ LWDの使用 早期の砂層検知、正確な地層温度の把握 →より良いケーシングセット深度、セメンチング LWDの位置は一般的にビットから8～15ftの範囲 （ビットの近くで使用） ROVによるモニタリング ケーシングセット深度はSWFゾーンの直上 11 1.2.4 テクニック④ セメンチング ケーシングポイント下に重泥水のスポット ケーシングパッカーの使用 セントラライザーの使用 先行水に海水は使わない フローを抑制するセメントスラリーの使用 坑径拡大防止のため循環時間の短縮 12 1.2.4 テクニック⑤ 近隣坑井の影響を最小限にするため、坑井間隔 をあける 新技術の適用 In-situポリマー（フローを抑制する活性剤とモノマー の注入） デュアルアクティビティリグの使用（もう一つの坑井か らSWFゾーンに対して冷却物を注入する） 13 1.2.4.1 大水深セメンチングデザイン パラメータ セメンチングの目的 十分なシール性により、流体の動きを遮断 ケーシングの構造的なサポート 考慮すべきこと 適正な泥水特性の管理 適正な泥水及びセメントスラリーの比重 スラリーのトランジションタイムを短く 14 1.2.4.2 大水深セメンチングデザイン パラメータ 遊離水（Free water） ：低くすることで、「チャネルの発生」、「地層との導通性」 を抑え →逸水・水頭圧減少を抑える→フロー発生を抑える 粘性（Rheology） ：効果的にセメント置換するため、リードスラリー粘性を、 スペーサー以上、テールスラリー以下にせよ 遷移期間（Transition time） ：できるだけ短く 15 1.2.4.2 大水深セメンチングデザイン パラメータ 比重（Density） 圧縮強度 （Compressive Strength） セメンチング中のハイドロスタティックも考慮し、地層破壊圧を 超えないことをシミュレーションで確認 坑井ライフサイクルを通して十分な機械的特性を保持 温度などの坑井環境に合わせた調合 圧縮セメント （Compressive Cement） トランジション中にスラリー中にガスが発生し、圧力を保持 16 1.2.4.2 大水深セメンチングデザイン パラメータ マイクロファインセメント （Microfine Cement） 全量リターンするような比重調整可能 遷移期間を約30分に調整可能 低脱水に調整可能 低スラリー比重かつ低温環境下で、必要とされる圧縮 強度を得ることが可能 スラリー比重の範囲 リードスラリー：11.0～14.0ppg テールスラリー：15.2～16.4ppg 17 1.2.4.2 大水深セメンチングデザイン パラメータ 窒素 フォームセメント （Nitrogen Formed Cement） セメンチング作業中に比重変更が可能 遷移期間を約45分に調整可能 低脱水に調整可能 遊離水が少ない 低スラリー比重かつ低温環境下でも、優れた圧縮強度と柔軟 性を得ることが可能 スラリー比重の範囲 リードスラリー：11.0～12.5ppg テールスラリー：15.2ppg 18 1.2.4.2 大水深セメンチングデザイン パラメータ 考慮すべきこと ケーシングのセントラリゼーション ケーシング の管動（機器的構造によっては不可） リードセメントはテールセメントの後に硬化するよう調整 SWFゾーンでは高性能セメントを使用すべき 高フローレートでのセメンチング スペーサー、セメントスラリーの着色によるリターンの確認 ROVによるセメントサンプルの取得 あるところではソディウムシリケイト（ケイ酸ナトリウム）フラッシュ による泥壁改善を推奨 19 1.2.4.3 メカニカルシャットオフデバイス メカニカルシャットオフデバイスとは、セメントスラ リー硬化中に機械的な圧力シールを与えるもの セメントトランジション中の圧力降下や、セメントが なくなったときの圧力シールを成すためのデバイス 他のアプローチとして、一定以上のインテグリティ が得られる深度までイニシャルジェットストリングを 降下することなども考えられる。このテクニックにつ いては、フィジビリティスタディ完了、フィールドテス トが実施されることとなっている。 20 メカニカルシャットオフデバイス例を図であ らわし、個々の基本概念・特徴・利点・欠点 を紹介する。 様々なシステムがあるので、ロケーション・ポリ シーに従ってリスクマネージメントを行い、適した システムを選定しなければならない。 また、これらのシステムはこれから発達を 続け、より効果的なデバイスとなっていくと 考えられる。 21 ＳＷＦ Ｃｏｎｃｅｐｔ.1 30”w/ROV valves,20”w/18-3/4”HP Housing 4.18-3/4”HP Housing 特徴 ・30”×20” 1.Jet 30”CSG w/30”Housing ・ガイドライン有無に関わらず可能 ・G&A（Guide & Assist）が降下され る場合には、 G&AのバルブがG&A ／30”ハウジング間をシールする 利点 一般的な機器のみで可能 SWF Zone 2.Drill 26” Hole 3.Run 20” CSG 欠点 30”シュー強度がいつも十分という訳 ではなく、シャットオフフローの場合 にブレークしてしまう可能性がある 22 ＳＷＦ Ｃｏｎｃｅｐｔ.2 30”,20”w/18-3/4”HP Housing & 20”CSG Packer 特徴 ・30”×20”。 4.18-3/4”HP Housing 1.30”Housing ・CSG SWF Zone 2.Drill Cond. Hole 3.Run 20” CSG w/PKR 利点 ・20”パッカー以外、一般的な機器 ・セメントに加え、PKRによる機械的シール 欠点 ・ワイパープラグにより圧力保持しなければ、 パッカーをきかせることができない ・パッカーが過度に膨張すれば、エレメントが 破裂される ・パッカーのバックバルブが効かず、セメント が存分に膨張長シなければ、ストリングの中 間にリーク（する可能性の高い）箇所ができる。 ・複雑なインナーストリングが必要 ・セメントがセットアップされるまでパッカーに より圧力保持が必要 ・パッカー無し、あるいは効かなければ、セメ ントのみが頼り 23 ＳＷＦ Ｃｏｎｃｅｐｔ.3 30”,20”w/18-3/4”HP Housing & 16” and 20”CSG Packer 4.18-3/4” HP Housing 1.30”Housing ・CSG (Jetted) 5.Run 16” CSG 2.Drill Cond. Hole 3.Run 20” CSG w/PKR SWF Zone 特徴 ・18-3/4”ウェルヘッド内に16”CSGをセット ・ガイドライン有無に関わらず可能 利点 ・20”パッカー以外一般的な機器 ・セメントに加え、パッカーによる機械的 シール ・ワイパープラグ＋セメントで圧力保持し、 パッカーをきかせることができる 欠点 ・ワイパープラグ到達・圧力保持しなけれ ばパッカーをきかせることができない。 ・トータルデプスに達するためのCSGストリ ング数の問題 ・パッカーがきかなければ、コントロールは セメントのみが頼りとなる。 ・フローイングサンドと共に16”パックオフを 24 セットするのが困難となる場合がある。 ＳＷＦ Ｃｏｎｃｅｐｔ.4 30”,24”,20”w/18-3/4”HP Housing 4.18-3/4” HP Housing 特徴 1.30”Housing ・30”×24”×20” ・CSG(Jetted) ・ 24”サブマッドラインハンガー（w/エラストマ シール）使用（30”にランディング） ・24”シールデザインが可能-ライザーなしでテ スト可、確実性も高い 利点 ・24”サブマッドライン以外、一般的な機器。 2.24CSG SWF Zone 3.20”CSG 欠点 ・20”×24”アニュラスをシールはセメントのみ （セメントトランジション中、コントロールできな い）。 ・セメンチング中24”ハンガーを吊り上げておく 必要がある。 ・30”×24”セメントがプアでシールリークすれ ば、ライザーとビットを回収し、セメント矯正が 必要。 25 ・20”のための拡掘が必要となる。 ＳＷＦ Ｃｏｎｃｅｐｔ.5 30”,24”,20”w/18-3/4”HP Hsg 4.18-3/4” HP Housing 特徴 1.30”Housing ・30”の中へロックされた改良型30”ハウジング ・CSG(Jetted) 付き24”インターミディエットウェルヘッド。 ・30”ハウジング上にG&Aをランする。 ・30”CSGの代わりに36”を使用できる。 利点 ・24”ハウジング以外、一般的な機器。 ・サブマッドライン、ハンガーシールアレンジメ ントを必要としない。 2.24CSG SWF Zone 3.20”CSG 欠点 ・ウェルヘッドは一般的な30”/20”CSGよりも高 い位置となる。 ・20”×24”のファティーグキャパシティがさがる。 ・20”×24”アニュラスはセメントのみによりシー ルする。 ・20”のために拡掘が必要。 26 ＳＷＦ Ｃｏｎｃｅｐｔ.6 30”,24”,20”w/18-3/4”HP Hsg w/ROV Valve on 24”Hsg 4.18-3/4” HP Housing 3.24Hsg w/ROV Valve 1.30”Hsg・ CSG(Jetted) 2.24CSG SWF Zone 3.20”CSG 特徴 ・30”Hsgを改造した24”インターミディエット WHHが必要（30”Hｓg内でロックする機構付） •排出用ROVバルブつき ・一般的な30”と18-3/4”Hsg使用 •26”/36”間のブッシングなどの改良により、36” も使用可能 ・スタンダード30”ハウジングにG&Aを接続。 ・ガイドライン機器が使用可能。 利点 ・24”ハウジング以外は一般的な機器。 ・サブマッドライン、ハンガーシールアレンジメ ントは不要。 ・セメントトランジション中、フローを機械的にコ ントロール。 欠点 ・ウェルヘッドは一般的な30”/20”よりも高くなる。 ・ファティーグキャパシティ（疲労）が下る。 ・廃坑中バルブのストリッピングが必要。 27 ・コンパチビリティ評価が必要。 ＳＷＦ Ｃｏｎｃｅｐｔ.7 30”,24”,20”w/18-3/4”HP Housing w/18-3/4”x30”Hsg Seal 4.30”x183/4”HsgSeal 1.30”Housing ・CSG(Jetted) 特徴 ・ 36”/30”中のリングに24”/26”サブマッドラインハン ガーをランディングさせる •メタル／メタルシール（リプレイス・テストが可能） ・ガイドライン有無に関わらず可能 ・ポテンシャルフローをモニターするため、マッドライ ンハンガー下にリターンポートを付けられる。 利点 ・フローを機械的にコントロール。 ・24”/26”サブマッドライン機器以外一般的な機器。 ・24”を省略する場合でも特別な機器を必要としない。 2.24CSG SWF Zone 3.20”CSG 欠点 ・セメンチング中24”ハンガーのハングオフが必要。 ・30”×24”アニュラスのセメントがプアな場合、セメン ト矯正のためライザー・ビットのトリップ、クリーンア ウトが必要。 ・30”CSGの場合、30”マッドラインリング上のボアに 限度があるため拡掘が必要。 ・24”が使用された場合、20”のための拡掘が必要。 28 ・ハウジングシールのリプレイス不可。 SWF Concept 8： 36”,28”,20”w/20”bml CSG Hanger. And Pack off 18-3/4”HP Housing. Run & stab into20”Hanger 7.Land 18-3/4”HP Hsg w/Tieback Seal 1.Jet 36”CSG 2.Drill Cond. Hole 3.Run 28”CSG above SWF SWF Zone 4.Drill through 5.Run 20”CSG on ML HGR 特徴 ・ 28“ウェルヘッド（サブウェルヘッドランディング ショルダー付）を使用 ・サブマッドライン20“ハンガーシールは、ゴムorメ タルシールによりシールされており、取り外し・テス ト可能 ・26”ライザーを通して、20”プライマリストリングつ きの20”スプリットストリングを使用する。 ・18-3/4”ハウジングはプライマリーストリングにラ ンドし、ゴム製シールにより遮断する、シールリー ク時には回収し再セット可能。 ・28”CSGを省ける。 利点 ・ライザーコントロール有無に関わらず20”CSGを SWFゾーンに降下可能。 ・20“／28”間アニュラスの遮蔽信頼性が高い。 ・フローをメカニカルコントロールできる。 弱点 ・シールが増え複雑になる。 ・パーツ数が多い。 ・26”ライザーの費用が高い。 ・26”ライザー使用時には28”に穴を開けてしまう危 険性がある。 ・20”ストリング内にシールがあるが、このために 18-3/4”ハウジングセットのためのトリップが必要 ・18-3/4”×28”のプレローディングのためにブート 29 ストラップツールの降下が必要となる。 SWF Concept 9： 36”,26”w/26”bml CSG Hanger.& Packoff, 20”w/20”bml CSG Hanger & Packoff ,18-3/4”HP Housing Ran & stab into20”Hanger 7.18-3/4”HPHsg 1.Jet 36”CSG 2.Drill Cond. Hole 3.Run 26CSG 4.Test Seal SWF Zone 5.Drill through 6.Run20”CSG 特徴 ・20”サブマッドラインハンガー／26”ハンガー間をゴムorメタルシール によりしシールする。 ・テスト可能・交換可能。 ・スプリット20”ストリングを使用すれば、36”ハウジング内にラッチした 26”ライザー内を通過できる。 ・18-3/4”ハウジングがプライマリストリング内にランドし、ゴム製シー ルによりシール。リーク発生時には取り外し、再インストール可能。 36“ハウジング内にランディングさせるため、スタンダード18-3/4”HP ハウジングに接続されたブッシングを使用。 利点 ・ライザーコントロールラインの有無に関わらずSWFゾーンを20”CSG で遮断できる。 ・メカニカルによるフローコントロール可能。 ・ウェルヘッドスタック高さを最小限に出来る。 ・36”ハウジングの中に20”をランディングさせるので、ランニングツー ルス不要→26”をより深くセットできる。 不利点 ・26”ライザー分の費用が発生 ・26”ライザー使用の場合、26”CSGにブローチングが起きる可能性あ り。 ・18-3/4”ハウジング下の20”ストリングに追加シールがあり、18-3/4” ハウジングセットのため追加トリップが生じる。 ・セメンチングのため26”上のランディングショルダーをピックアップす る必要がある。パックオフが使用されている場合には、ピックアップ の必要は無く、またライザーが無くとも交換・テストが可能。 30 SWF Concept 10： 36”,26”,20”w/18-3/4”HP hsg w/shut off sleeve on 36”hsg 1.Jet 36”CSG (w/26”Subml Hunger) ,Hsg Set 2.Drill Cond. Hole 3.Run 26”CSG above SWF Zone SWF Zone 4.Drill & Run 20” CSG & 18-3/4”WHH 特徴 ・メタル／メタルシールにより26”サブマッドライン ハンガーはテスト可能。 ・36”内外フローを監視するためROVによるバル ブ操作することもある。 ・スライディングスリーブは着脱可能。 ・ガイドライン不要。 ・16”サブマッドラインもしくは18-3/4”ハウジング 降下可能。 利点 ・26”サブマッドラインハンガーの耐圧テスト可能 ・スタンダード18-3/4”HPハウジング使用可能 ・セメント硬化中のメカニカルフローコントロール ・追加エクイップメント無しで26”を省ける ・ウェルヘッドを低く出来る。 ・ボールバルブを使用するときは、シャローフ ロービルドアップを観察できる。 不利点 ・スリーブをストリッピングするため、スペシャル G&AあるいはGRAが必要 ・36”ハウジングの改造が必要 31 SWF Concept 11： 36”,30”,26”,20”w/20”bml CSG Hanger. And Pack offs 18-3/4”HP Housing. Ran & stab into20”Hanger 1.Jet 36”Hsg・ CSG 2.Drill Cond. Hole 3.Run 30”CSG & CMTG SWF Zone 4.Drill through SWF1 6.Run 26”CSG across SWF zone SWF Zone 7.Drill through SWF2 6.Run 20”CSG on sml hgr & Run WHH 特徴 ・開発井用デザイン ・26”SML HGRと24”/26”CSGで1stゾーンを覆い、エラストマシール もしくはメタル／メタルシールで圧力をシールする ・20”SML HGRがついてエラストマもしくはメタル／メタルシールで 26”内圧力をシールするため、圧力テストが可能。 ・20”プライマリスプリット20”ストリングがランディングしシールする。 ・18-3/4”ハウジングがプライマリストリングの中にランドし、シール する。シールリークの場合は交換可能。 利点 ・4つのストリングでカバー ・ライザーコントロールの有無に関わらず、20”CSGでアニュラーフ ローゾーンの1/4を遮蔽できる。 ・26”×30”及び20”×26”アニュラス内の圧力テスト可能。 不利点 ・必要品目が多く、複雑 ・26”ライザーの費用発生 ・26”ライザーを使用する場合、30”CSGにブローチングが起こり得 る。 ・あらかじめ、18-3/4”を3”に乗せる前に、ブートストラップツールの 降下が必要 32 SWF Concept 12： 38”,26”,20”w/18-3/4”HP hsg w/Shutoff Sleeve on38”hsg or 18-3/4”tieback to 20”sub-mudline 20”CSG Hanger 18-3/4”Super WHH 1.38”Hsg・ CSG(w/26”SML Shoulder) 2.Drill Cond.Hole 4.Run 26CSG ｗ/ Sub ML hgr 5.Run 20”CSG & Super WHH SWF Zone 特徴 ・38”×26”×20” ・ベンディング許容の高いスーパーウェルヘッドハウジングを 使用。 ・26”サブマッドラインハンガーはメタル／メタルシールであり、 何回もインストールできる、ライザーなシでもテスト可能。 ・ガイドラインの有無に関わらずオペレーション可能 ・20”サブマッドラインハンガー・18-3/4”ハウジングへのタイバッ クが可能（スリーブ不要）。 ・20”サブマッドラインシールは、メタルシールで、再インストー ル可能、ライザーがなくともテスト可能。 ・18-3/4”ハウジング内に16”サブマッドラインを降下できる。 利点 ・26”サブマッドラインハンガーのテスト可能。 ・18-3/4”スーパーウェルヘッドハウジング ・セメント硬化中にもフローをメカニカルにシャットオフできる。 ・追加設備無しで26”CSGを省略できる。 セメント排出中は26”ピックアップし、ショルダーを外しておく。 欠点 38”降下用器具を特注しなければならない。 38”ハウジングを特注しなければならない。 33 SWF Concept 13： 38”,26”,20”w/18-3/4”super Wellhead hsg w/nested housing and ROV valve 18-3/4”tieback to 20”sub-mudline 20”CSG Hgr. Option or 20” single string 6.18-3/4”Super WHH Seals 2.38”Hsg 1.Jet 38”w/26” SML HGR 特徴 ・38”・26”・20”Nested Housingを同時にセット。 ・高ベンディング耐力を持つスーパーウェルヘッドハ ウジング使用。 ・ガイドラインの有無に関わらない。 ・18-3/4”Housing／26”ライザーのタイバック可能。 ・バルブ不要だが、フルストリング降下あるいはア ニュラス監視時にはバルブを立てられる。 ・20”サブマッドライン、シールはメタル／メタルで再イ ンストール・再テスト可能。 2.Drill Cond.Hole 利点 4.Run 26”CSG(seals ・18-3/4”Super Wellhead Housing。 ・セメント硬化待機中にも機械的にSWFをコントロー in 38”HSG) ルできる。 SWF Zone 欠点 ・38”降下用器具・38”ハウジングを特注。 ・26”を省くことも出来るが、ブッシングの追加やダミー 6.Run20”CSG across SWF Zone ハウジングが必要。 34 1.2.5 Remedial Operations and P&A Concerns シャローウォーターフローがパイプ背後に入り込んでしまうと、抑え込むのは非常に難しい が、一般的には、なんとか一時的にフローを止めてセメントプラグによりコントロールする。 フローインタバル及び圧力を認識することは非常に重要である。LWDデータを使用して無 ければ、フローインタバル特定のために、温度測定ツール・ノイズログ・サーマルディケイロ グを降下せねばならない。しかし、このデータを解読するのは難しいし、経験からこの予測 に本当に使えるデータはサーマルディケイログのみである。 もしフローインタバルを特定できれば、それを抑えるための作業は可能である、ビハインド パイプフローがあった場合には、CSGにパーフォレートしてセメントリテイナーをセットし、キ ルマッドを押し込めばいい。 一回フローがとまれば、アニュラスシールのためセメントを流し込む。セメント種類としては 色々考えられる（ディーゼルオイルセメント、シンセティックセメント、通常型、低比重セメント など）。 しかし、大部分のケースにおいてサイズ上の問題や置換レート問題があり、CSG背後の空 間をセメンチングするのは非常に難しい。非常にまれなケースだが、セメンチング後に泥水 経路が発生することもある。坑口から何百ftも離れた場所で、溢泥を生じることもある。 35
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