Поиск новых альтернатив P & A

Технология термитного барьера Interwell (Фото: Interwell)

Масштабы P & A велики, а проблемы разнообразны. Это также активность, которая увеличивается. В 2017 году впервые в Северном море Великобритании было заброшено больше скважин (около 160), чем было пробурено новых скважин (менее 100), поскольку срок эксплуатации месторождений подошел к концу. Здесь около 1400 скважин, как ожидается, будут закрыты и заброшены в течение следующих 10 лет. Это дорогостоящее мероприятие без экономической отдачи.

В отчете по смете расходов 2019 года по выводу из эксплуатации UKCS Управления по нефти и газу Великобритании (OGA) говорится, что на долю P & A приходится 44% затрат на вывод из эксплуатации (по сравнению с 48% в 2016 году). Есть надежда, что счет может быть сокращен на 35%. Находятся в стадии разработки. В отчете о смете расходов говорится, что затраты на P & A значительно улучшились за счет улучшения охвата требуемой работы и лучшей практики выполнения, в то время как подводные скважины извлекли выгоду из циклически низкой скорости бурения / судна. Но издержки все еще колеблются, и нужно сделать больше, и это можно сделать.

Центр нефтегазовых технологий (OGTC), финансируемый государством орган по разработке технологий, базирующийся в Абердине, поддерживает различные проекты. Малколм Бэнкс, руководитель центра решений по строительству скважин в OGTC, говорит: «Объем работ по отказу увеличивается, а объем довольно значительный. Это была одна из первых областей, в которых индустрия хотела, чтобы мы обратились (когда OGTC была основана в 2016 году) ». Основные цели - больше двигаться к технологиям безжалостного оставления, сокращая объем используемых и альтернативных барьерных материалов, заменяя длинные цементные пробки, которые Это, в свою очередь, уменьшит объем и зависимость от буровых установок.

«Исторически цемент использовался по умолчанию, но он не идеален», - говорит Бэнкс. его установка на длинных скважинных участках может быть трудоемкой и сложной. «Таким образом, отрасль ищет альтернативы, а также экономически реализуемые решения». Цель состоит в том, чтобы штекеры можно было быстро и легко установить, а целостность должна быть не хуже цементной. Это также означает поиск более простых способов установки барьеров. «Исторически сложилось так, что это означало удаление целых труб, комплектующих, а также разрезание и протягивание обсадной колонны, и это может занять несколько недель», - говорит Бэнкс. «Итак, мы смотрим, как разрезать или удалять секции с помощью термических или механических средств.

«Еще одной проблемой является понимание состояния и целостности скважины и окружающей ее геологии. Многие скважины переходили из рук в руки три или четыре раза, и информация теряется. Но эта информация может помочь снизить риск и неопределенность. Итак, мы смотрим на дешевые внутренние опросы и моделирование с использованием данных и анализа данных, чтобы уменьшить риск и неопределенность ».

Spirit Energy тестирует термитные пробки, как на суше, так и на море в Великобритании. (Фото: Духовная энергия)

Поля испытаний
Ряд проектов находится на стадии полевых испытаний. Например, OGTC поддержал два полевых испытания оператором Spirit Energy термитов - пиротехнической композиции из металлического порошка и оксида металла - в качестве способа формирования барьера путем прожигания труб и обсадной трубы для породы. Они увидели, что термитная технология норвежской компании Interwell использовалась в скважине в Caythorpe, в Англии, в 2018 году, а также на платформе Audrey в южной части Северного моря в начале этого года.

OGTC также поддерживает работу с BiSN при поддержке BP, рассматривая квалификацию сплава висмута в качестве барьерного материала с последующим потенциальным внедрением. Как сообщается в Offshore Engineer (январь 2019 г.), BiSN, базирующаяся в Англии, использует сплав висмута, который расплавляется в скважине с использованием термитного нагревателя. Когда это устанавливается, сплав висмута уникален в том, что он расширяется. BiSN, чье имя происходит от Bi для висмута и Sn для олова в периодической таблице, уже проходил испытание в Норвегии с Aker BP, как мы сообщали в январе. Другой фирмой, которая рассматривает возможность использования сплавов, развернутых с помощью труб на электрическом кабеле или скользкой линии и используемых с термитом в скважине в качестве замены цемента, является основанная в Абердине Isol8, возглавляемая бывшим управляющим директором Interwell Эндрю Лоуденом. Isol8 также работает с OGTC и ищет возможности для полевых испытаний.

Отдельно, Rawwater, в Англии, разрабатывает расширяющиеся сплавы висмута в качестве уплотнительных элементов. Работа фирмы с висмутом (которую он называет «манипулированием расплавленным металлом») восходит к 2000 году, когда материал использовался на испытательных стендах, имитируя контуры охлаждения атомных подводных лодок. После встречи с нефтяной компанией в том же году фирма обратила свое внимание на P & A, используя электрический скважинный нагреватель, разработанный для добычи тяжелой нефти, от канадской фирмы SealWell, и скважинную телеметрию для управления нагревом. Профессор Боб Иден, управляющий директор Rawwater, говорит, что в 2010 году в скважинах в Альберте в конечном итоге были установлены две пробные пробки, и с тех пор компания продолжает работать над этой технологией, выполняя серию исследовательских проектов. Первая была сфокусирована на 4-дюймовых заглушках, которые были развернуты на берегу, но последующим испытаниям под давлением препятствовала сквозная коррозия корпуса. Вторая была направлена на развертывание 7-дюймовых штекеров на шельфе, в сотрудничестве с OTM, а затем в Британии, с технологическим посредником в промышленности, при поддержке Shell, Nexen, Equinor и ConocoPhillips, уделяя особое внимание металлургии сплавов висмута для достижения ожидаемого срока службы 3000 лет. В 2016 году компания запустила британский проект Innovate, направленный на разработку высокотемпературных сплавов для средне- и высокотемпературных скважин, работая также с Инновационным центром нефтегазовой промышленности (OGIC) и Абердинским университетом.

В 2010 году компания Rawwater установила пробку из висмута на берегу Альберты. (Фото: Rawwater)

Недавно проект был завершен, и в результате были получены два сплава: сплав 80 и сплав 150, которые выдерживают ползучесть до 80 ° С и 150 ° С соответственно и устойчивы к коррозии в кислой среде. Оба сплава были сертифицированы Бюро Веритас, чтобы соответствовать требованиям срока службы 3000 лет. Недавно компания Rawwater установила партнерские отношения с британской инженерной консалтинговой компанией Astrimar и ищет партнеров для развертывания испытаний после проведения семинаров на заводе фирмы в Кульчет, Англия. Тем временем, Rawwater продолжает продвигать технологию, чтобы изолировать микротрещины на ядерных объектах.

Некоторые считают, что цемента просто недостаточно. Профессор Брайан Смарт из Encompass ICOE, расположенного в Эдинбурге ресурса по охране труда, промышленной безопасности и охране окружающей среды для оффшорной промышленности, говорит: «Мы считаем, что цемента недостаточно для долгосрочного использования в качестве пробкового материала, одной из причин которой является его химический износ. Другая причина - его реакция на движение грунта, например, оседание резервуара или его изменение при перезарядке резервуара, - это вызывает напряжение в жестком цементе, растрескивание его и разрушение его целостности как пробки. Ричард Старк из той же организации говорит: «Одна из проблем заключается в том, что очень мало информации об износе пробок на месте. Проблемы целостности, однако, возникали в каждом бассейне из-за коррозии стали или потери целостности цемента. С этими двумя материалами это то, что складывается на будущее ».

У них есть идея для альтернативного материала пробки: быстрая глина. Это природная глина, найденная в Скандинавии и Северной Америке, которая на протяжении многих лет содержала галит или соль, которые превращают ее в глинистое твердое вещество. Без соли он остается тиксотропным, то есть имеет тенденцию разжижаться при встряхивании. Это свойство означало бы, что оно будет приспосабливаться к эффектам движения грунта без растрескивания бентонита, имеющего аналогичные свойства, и было проверено, но, поскольку он набухает (в отличие от быстрой глины), он может разрушить скважину, говорит доктор Карл Фредрик Джилленхаммар, работающий с Encompass. ICOE и управляет норвежской фирмой Cama GeoScience, которая получила финансирование на исследования для проверки этой концепции в Международном исследовательском институте Ставангера и Университете Ставангера.

Быстрая глина разжижается при взбалтывании (Фото: Encompass ICOE)

Придерживаться цемента
Некоторые компании стремятся придерживаться цемента, но улучшить его. Well-Set, базирующаяся в Норвегии, изучает магнитореологический цемент. Это предполагает использование традиционного цемента, но более точное управление его положением - его реологией - путем пропитки цемента магнитными частицами, а затем с помощью магнитного поля для его размещения, говорит Бэнкс. Это похоже на процесс, используемый в подвеске автомобиля, когда магнитное поле укрепляет гидравлику подвески в «спортивном режиме». OGTC поддерживает настольное исследование с помощью Well-Set и в настоящее время переходит к этапу 2, поддерживаемому ConocoPhillips, включающему полномасштабное и стендовое тестирование.

Между тем, в Университете Стратклайда, Глазго, рассматриваются технологии наночастиц силиката и биогрунта. «Со временем цемент будет сжиматься, растрескиваться и разрушаться», - говорит Бэнкс. «Возможность в кольцевом пространстве сохранять барьер в течение длительного времени - это то, что беспокоит промышленность». Тем более, что нет способа вернуться и починить его. Таким образом, рассматриваются идеи гражданского строительства, включая биогрунт, который использует ферменты, которые осаждают карбонат кальция в забойной среде. «В то же время наночастицы силиката попадают в цемент или трещины там, где они превращаются в гель, и, хотя у них нет прочности на сжатие, - говорит Бэнкс, - они обладают способностью удерживать давление, поэтому они помогают герметизировать участки в стволе скважины, которые в противном случае могли бы течь."

Еще одна адаптивная технология для цемента разрабатывается британской компанией Resolute Energy Solutions, которая проводит испытания с использованием добавок в цемент, которые расширяются в скважине для устранения усадки. Они участвуют в программе OXTC TechX, чтобы ускорить их работу.

Тестирование, тестирование, тестирование
Проблемой для нового дизайна скважинных барьерных материалов являются критерии, которым они должны соответствовать. Цемент использовался в течение десятилетий и является стандартным, даже если он не идеален, как утверждают некоторые. Если будут использоваться другие материалы, они должны быть проверены. Одна из задач - это именно то, что им нужно доказать.

Другая проблема заключается в том, что современные критерии для барьерных материалов для скважин основаны на цементе. «Если бы мы применили то же самое исследование к цементу, что и к новым материалам, цементные пробки были бы в затруднении», - говорит Брайан Уиллис, инженер по исследованиям и разработкам в Astrimar. «Требования все еще очень много написаны с цементным мышлением. Квалификация проводится в соответствии с ценностями и прочностью цемента, в отличие от того, как пробка функционирует как барьер Недостаточно делается для того, чтобы понять, как могут выйти из строя новые заглушки и как это может повлиять на производительность при герметизации скважины и сохранении ее на месте. Это означает, что есть материалы, которые прошли рекомендованную квалификацию и полевые испытания и в настоящее время испытывают проблемы, и трудно определить, что идет не так, потому что раннее квалификационное тестирование не было настолько обширным, как это может потребоваться ».

Astrimar разработала инструмент прогнозного анализа STEM-потока, чтобы помочь оценить прогнозируемый срок службы барьерных материалов и конструкции P & A. Он был создан на основе базы данных материалов, в том числе цемента, созданной Astrimar после обширного сбора данных. Он был использован как часть разработки продукта Rawwater. «С добавлением обширных испытаний TRL4 прогнозируемый срок службы сплава висмута по сравнению с воронкой значительно улучшился», - говорит Уиллис. Но, подчеркивает он, речь идет не только о развертываемом материале, но и об интерфейсах между материалом и тем, с чем он герметизируется. «На самом деле отрасль еще не в полной мере количественно оценила истинные риски», - говорит он. - «Регулирующему органу придется справиться с этим, вероятно, из-за давления со стороны общества в целом». вопросы о том, какой уровень утечки будет приемлемым, учитывая, что естественная утечка из морского дна уже не связана с какой-либо деятельностью на месторождении.

Компания Rawwater сосредоточила свои усилия на обширных испытаниях в мастерских на своем предприятии в Англии. (Фото: Rawwater)

Новая (испытательная) установка
Недавно созданный Национальный центр снятия с эксплуатации (NDC), частично финансируемый Центром нефтегазовых технологий и Университетом Абердина, рассматривает возможность строительства испытательной камеры в их центре в Ньюберге, недалеко от Абердина, который мог бы подвергать испытания барьерные материалы.

При финансировании из Шотландского правительства Фонда снятия с эксплуатации, NDC поручила основанной в Абердине инженерной фирме Apollo Offshore Engineering разработать буровую установку, на которой можно было бы испытывать барьерные материалы при 150 ° C и 10000 фунтов на квадратный дюйм, покрывая 80% континентального шельфа Великобритании (UKCS). скважины. В испытательной камере с внутренним диаметром 20 дюймов можно будет воспроизводить патроны, которые могут воспроизводить различные кольца в скважине с различными схемами расположения труб и обсадных труб (диаметром до 18 дюймов). Он также предназначен для имитации притока из скважины или возврата породы и потока через затрубное пространство. Он даже имел бы гладкий интерфейс оборудования для имитации реальных условий в скважине.

Д-р Ричард Нилсон, который работает над проектом, говорит, что это будет довольно уникальная испытательная установка, созданная с учетом отраслевого вклада, в том числе из OGTC, которая включает разработчиков и операторов.

«Существует целый ряд разрабатываемых барьерных технологий, таких как использование термитов и термитов в сочетании со сплавом висмута, а также смолы и окалины, - говорит д-р Нилсон. «Как только он окажется в колодце, вы можете проверить его, например, поставить приборы вниз, например, датчики давления сверху и снизу. Но в какой-то момент вы хотите увидеть, что происходит. Мы можем установить пробку и проверить ее под давлением, а затем проверить ее; морфология того, что было создано. Есть большое преимущество в возможности сделать это. Вы можете показать, что эти материалы будут делать то, что ожидалось в скважинных условиях ».

Изучение материалов может пойти еще дальше в университете, используя компьютерные томографы (КТ), в которые он инвестировал в последние годы, что означает, что пористость материала можно увидеть. Следующая проблема - финансирование, чтобы сделать это реальностью. Имея это в виду, доктор Нилсон говорит, что он может быть построен примерно через 18 месяцев.

Проект испытательного стенда Национального центра по выводу из эксплуатации. (Изображение: НДЦ)

Получение механического
На арене размещения скважин OGTC поддержал начальную работу с Oilfield Innovations, стартапом из Абердина, который ищет способы резки и уплотнения труб, чтобы можно было открывать скальные участки без извлечения материала из скважины. В 2017 году фирма провела испытания концепции, а в прошлом году она работала с Университетом Стратклайда, чтобы лучше понять некоторые процессы.

OGTC также работает с SPEX, базирующимся в Абердине, на этапе разработки системы - предварительных испытаниях - для использования контролируемых взрывчатых веществ для разрушения целевых участков, которые затем упадут в скважину. OGTC также оказывает поддержку другой фирме Aberdeen, Deep Casing Tools, в разработке инструмента для цементирования обсадных колонн - своего рода эксцентрикового ролика, который работает в скважине для деформации обсадной колонны и разрушения цемента. Технология была запущена на шельфе в ходе испытаний с Equinor в начале этого года. Цель проекта OGTC - сделать его инструментом для одной поездки, способным разрезать, разбивать цемент, а затем защелкивать за одну поездку.

И это еще не все. Программа ускорения технологии TechX компании OGTC также имеет в своих книгах Sentinel Subsea - фирму, которая разрабатывает технологию обнаружения углеводородов, которая будет обнаруживать любые следы предварительно помещенного вещества, которое просочилось из-под барьера скважины. При обнаружении сигнал будет отправлен на берег, отмечая, откуда произошла утечка в скважине.

Много чего происходит, еще много работы и много вопросов, на которые нужно ответить. К счастью, есть много людей, пытающихся и намного больше, чтобы прибыть.

(Изображение: Interwell)