케이싱(보어홀)
Casing (borehole) |
케이싱(Casing)은 보어홀의 최근 드릴링된 부분에 조립되어 삽입되는 큰 직경의 파이프다. 척수를 보호하는 척추뼈와 마찬가지로 케이싱은 구멍을 뚫은 보어홀 안에 설치돼 유정을 보호하고 지지한다. 낮은 부분(그리고 때로는 전체)은 일반적으로 시멘트로 제자리에 고정된다.[1] 더 깊은 문자열은 일반적으로 표면까지 접합되지 않으므로 관의 무게는 웰헤드의 케이싱 행거에 의해 부분적으로 지지되어야 한다.
목적
제자리에 시멘트를 붙인 케이싱은 다음과 같은 여러 가지 방법으로 시추 과정을 돕는다.[2]
- 담수 유정 구역 오염 방지
- 불안정한 상부 형성이 드릴 문자열을 고정하거나 큰 동굴을 형성하는 것을 방지한다.
- 고밀도 시추 용액을 사용하여 더 깊이 시추할 수 있는 강력한 상부 토대를 제공한다.
- 드릴로 뚫린 형태에서 압력이나 유체가 다를 수 있는 다양한 구역을 격리한다.
- 고압 영역을 표면에서 밀봉하여 블로아웃 가능성을 최소화
- 생산 구역으로의 유체 손실 또는 오염 방지
- 생산 장비 설치를 위한 부드러운 내부 보어 제공.
케이싱 프로그램의 최적 설계는 웰 시공 비용을 감소시키고, 운영의 효율성을 향상시키며, 환경적 영향을 감소시킨다. [3]
생산용 튜브라 불리는 약간 다른 금속 끈은 생산용 액체를 담고 지하 저장소에서 지표로 전달하기 위해 우물 최종 케이스 끈 안에 시멘트를 넣지 않고 사용하는 경우가 많다.
디자인
우물 계획 단계에서 시추 엔지니어는 보통 지질학자 등의 입력을 받아 원하는 전체 깊이에 도달하기 위해 구멍을 뚫어야 하는 전략적 깊이를 선택하게 된다. 이 결정은 종종 형상 압력과 강도, 양호한 무결성과 같은 지표 아래 데이터에 기초하며,[4] 비용 목표와 원하는 시추 전략과 균형을 이룬다.[2]
케이싱의 깊이가 결정되면 구멍 크기와 케이스 크기가 따라야 한다. 각 케이스 스트링에 대해 드릴로 뚫은 구멍은 케이싱이 케이스 내부에 배치될 수 있을 만큼 충분히 커야 하며, 케이스 외부와 구멍 사이에 시멘트를 넣을 수 있는 공간이 있어야 한다. 또한 구멍을 계속 뚫을 후속 비트는 분명히 기존 케이싱 문자열을 통과해야 한다. 따라서 각 케이스 문자열의 직경은 더 작을 것이다. 최종 케이스 스트링의 내부 직경(또는 라이너 완성의 일부 경우 펜ultimate 1개)은 패커, 가스 리프트 맨드렐 및 표면 아래 안전 밸브와 같은 생산 튜브 및 관련 하드웨어를 수용해야 한다.
설계 배관의 각 크기에 대한 케이싱 설계는 시추 중 및 우물의 생산 수명에 걸쳐 직면할 수 있는 최악의 조건을 계산하여 수행된다. 종방향 인장 강도, 버스트 및 접힘 저항(축과 후프 응력의 이축 효과를 고려하여 계산)과 같은 기계적 특성은 다양한 깊이에서 충분해야 한다. 서로 다른 강도의 파이프는 긴 케이스 스트링으로 구성되는데, 일반적으로 상부의 축 장력과 내부 버스트 압력 차이가 가장 크며, 외부 압력 대 내부 압력 강하로부터 더 깊은 우물 안쪽으로 붕괴 부하가 가장 클 것이다.
케이싱 문자열은 웰헤드에 설치된 케이싱 행거에 의해 지지되며, 나중에 이 행거에 크리스마스 트리가 올려질 것이다. 웰헤드의 하단 부재는 보통 제자리에 시멘트를 한 후 첫 번째 케이스 스트링 위에 설치된다.
간격
일반적으로, 웰은 이전 케이싱 실행 내에 연속적으로 배치된 케이싱의 여러 구간을 포함한다.[2] 다음 케이싱 간격은 일반적으로 오일 또는 가스 웰에 사용된다.
- 컨덕터 케이싱
- 표면 케이싱
- 중간 케이스(옵션)
- 생산 케이싱
- 생산라이너
컨덕터 케이싱은 시추 작업 중 지지대 역할을 하며, 표면 케이싱의 시추 및 시멘팅 시 플로우백 리턴, 표면 근처의 느슨한 토양이 붕괴되는 것을 방지한다. 그것은 보통 18인치에서 30인치와 같은 사이즈에 따라 달라질 수 있다.[5]
표면 케이싱의 목적은 천공 및 준공 중에 오염되지 않도록 담수 구역을 격리하는 것이다. 표면 케이싱은 이러한 환경적 우려 때문에 가장 엄격하게 규제되며, 케이스 깊이와 시멘트 품질에 대한 규제가 포함될 수 있다. 표면 케이스의 일반적인 크기는 13인치 입니다.[5]
중간 케이싱은 더 긴 천공 간격에 필요할 수 있으며, 송풍 방지를 위해 필요한 천공 진흙 중량이 얕거나 더 깊은 형성을 파괴할 수 있는 정수압의 원인이 될 수 있다. 케이싱 배치를 선택하면 천공 유체의 정수압이 형성 모공 압력과 파괴 압력 사이의 압력 레벨을 유지할 수 있다.[6][5]
비용 절감을 위해 라이너를 사용하여 이전 케이스 간격의 신발(하단) 바로 위로 확장하고 표면보다는 아래 구멍에 매달릴 수 있다. 많은 라이너가 생산 튜브의 직경과 일치하지만, 일반적으로 7"일 수 있다.[5]
유체를 생산하면 강철을 부식시키거나 아스팔텐이나 파라핀 왁스 같은 침전물을 형성할 수 있고 직경이 크면 흐름이 불안정해질 수 있기 때문에 실제로 케이스를 통해 생산되는 우물은 거의 없다. 따라서 생산 배관은 마지막 케이스 스트링 내부에 설치되며, 배관 환관은 보통 패커에 의해 배관 하단에 씰링된다. 튜브는 유지보수, 교체 또는 다양한 유형의 작업 작업을 위해 제거하기가 더 쉽다. 케이싱에 비해 상당히 가벼우며 구멍을 뚫고 들어가는 드릴링 장비가 필요하지 않다. 이러한 용도로는 소형 "서비스 장비"가 사용된다.
시멘팅
시멘트는 시멘트 슬러리를 케이스 안쪽을 통과하여 케이스 스트링 하단에 있는 케이스 슈를 통해 환류로 나가는 방식으로 수행된다. 케이스 외부에 필요한 간격으로 시멘트 슬러리를 정밀하게 배치하기 위해, 플러그를 시멘트 슬러리 기둥 뒤에 변위 액으로 펌핑하여 케이스 슈에 "범벅"되어 신발을 통한 액체의 추가 흐름을 방지한다. 이 혹은 표면에서 시멘트 펌프의 압력 스파이크로 볼 수 있다. 시멘트가 케이스 내부로 다시 흘러 들어가는 것을 방지하기 위해 케이스 신발 위의 플로트 칼라는 체크 밸브 역할을 하며 액체가 신발에서 신발로 흘러 올라가는 것을 방지한다.
케이싱 웨어
케이스 내부에서 장기간 반복적인 축 및 회전 운동으로 인해 케이스 내부에 마모가 발생할 수 있으며, 블로아웃, 생산 손실 및 기타 위험하고 비용이 많이 드는 합병증이 발생할 수 있다.
케이스 마모에 기여하는 조건은 다음과 같다.
- 드릴 파이프 중량
- 진흙 및 첨가제
- RPM 및 ROP
- 공구조인트코팅
- 우물길과 개다리
케이스 마모를 최소화하기 위한 예방 조치를 위한 권장사항은 다음과 같다.
- Dogleg 심각도를 최소화하고 실제 Dogleg가 계획치보다 1.5배 이상 높을 것으로 예상한다.
- 케이싱 친화적인 공구 조인트 재료 사용.
- 로터 속도를 최소화하고 다운홀 모터를 사용하십시오.
- ROP를 증가시킨다.
- 적절한 머드 유형을 선택하고 윤활유를 추가하여 마모 및 마찰을 최소화하십시오.
- 드릴 파이프 보호기의 사용.
- 예상 마모 섹션 영역에서 두꺼운 벽 케이싱 사용
- 위험을 줄이기 위한 소프트웨어 사용.
참조
- ^ "How Does Casing Work?". www.rigzone.com. Retrieved 2018-07-05.
- ^ a b c Rabia, Hussain (1986). Oil Well Drilling Engineering. springer. pp. 185–243. ISBN 0860106616.
- ^ "Using casing to drill directional wells". S2CID 16241819.
{{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다.journal=(도움말) - ^ Wagner, R. R.; Warling, D. J.; Halal, A. S. (1996-01-01). Minimum Cost Casing Design. Society of Petroleum Engineers. doi:10.2118/36448-MS. ISBN 9781555634230.
- ^ a b c d Petroleum Engineering Handbook, Volume II: Drilling Engineering. Society of Petroleum Engineers. 2007. pp. 287–288. ISBN 978-1-55563-114-7.
- ^ 지열 발전을 위한 폐쇄 루프 시스템 및 방법 - US 201174581 A1 - www.google.com - 특허.
