특히 두꺼운 소금 연고층 시추 기술에서 소금 연고층의 3 차원 크리프 압력 변화 법칙, 소금 연고층 용해율, 전선관 힘 불균형 등에 대한 연구를 통해 시추 유체체계와 밀도, 정확한 설계 전선관 강도, 종합 배합 기술 조치 등에 대한 새로운 인식과 돌파구를 마련했으며, 안전하고 효율적인 소금 연고층을 뚫는 데 상당한 진전이 있었다.
3.3.5. 1 소금 페이스트 층 크리프 법
(1) 소금 바위의 크립 특성
일반적인 소금 바위 웜 곡선 (그림 3- 120) 에서 웜 변형은 세 단계로 나뉩니다. "A" 는 첫 번째 단계가 일시적인 크립 기간임을 나타내며, 다음 단계에 도달하기 전에 소금암의 크립 변형률이 점차 낮아져 비선형 성을 나타냅니다. "B" 는 두 번째 단계가 정상 상태 크립 기간임을 나타내며, 해당 단계의 크립 변형률 속도는 변경되지 않고 선형입니다. "C" 는 세 번째 단계가 가속 크립 기간임을 의미합니다. 이 단계에서 변형률이 증가하여 샘플이 파괴될 때까지 비선형입니다.
그림 3- 120 염암의 일반적인 크리프 곡선
염암 등 플라스틱 재질의 경우 크리프는 주로' A' 와' B' 두 단계로 표현되며' B' 단계 기간이 길다. 석유 공학의 경우 소금 연고암은 주로 일시적인 웜 변이와 안정된 웜 변이의 두 단계로 나타나는데, 주로 시추와 전선관 접합 후 안정된 웜 변이의 영향을 받는다.
(2) 소금 페이스트 층의 크립 방정식
특정 소금 바위의 경우 유변학 적 특성을 연구하는 것은 정상 상태 크립 속도와 온도 및 압력 사이의 관계, 즉 크립 방정식을 결정하는 것입니다. 염암의 웜 변이와 웜 방정식은 온도와 압력과 관련이 있다. 염암 웜 모형은 여러 가지가 있는데, 주로 지수와 전력 법칙이다. 소금 연고암의 크리프를 반영하는 몇 가지 주요 모델은 다음과 같습니다.
1) 전력 법칙 모델. 이 모형은 일시적인 크리프와 응력, 온도 및 시간의 관계 표현식이 다음과 같은 순수 경험 공식입니다.
중국의 해양 석유 및 가스 탐사 이론 및 실습
여기서 εp 는 과도 크리프 변형입니다. σ 는 차동 응력입니다. T 는 온도입니다. T 는 시간이다. M, p 및 n 은 각각 응력, 온도 및 시간의 지수입니다.
일반적인 응변 법칙을 묘사한다면, 항상성 항목도 추가해야 한다. 즉,
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여기서 ε은 총 변형률이다. 정상 상태 변형률입니다. Weertman 전위 슬립 모드로 나타낼 수 있습니다.
중국의 해양 석유 및 가스 탐사 이론 및 실습
여기서 q 는 활성화 에너지입니다. R 은 이상 기체 상수입니다. β는 응력 계수입니다 (실험에 의해 결정됨). A* 는 테스트 상수입니다.
전력 모형은 응력, 온도, 시간 및 변형률 간의 관계를 명시적으로 표현합니다. 모형은 간단하고 공사 실천에 대한 지도적 의의가 있지만 염암 유변 법칙이 거칠어 지금은 거의 사용되지 않는다.
2) 지수 온도 법칙. Senseny P.E 등은 1983 에서 에이버리 섬 염암이 고온에서 (용융 온도의 절반 이상) 변하는 법칙을 설명하기 위해 제안했다. 구체적인 표현식은 다음과 같다.
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여기서 b 와 λ는 테스트 상수입니다. 다른 기호는 위와 같습니다.
중국의 해양 석유 및 가스 탐사 이론 및 실습
전력 모델 및 온도 지수 모델은 사용하기 쉽고 사용하기 쉽지만 데이터 회귀에서 때때로 정상 상태 크리프 속도가 음수인 경우와 같이 복잡한 응력 및 온도 이력을 잘 반영하지 못하는 등 여러 가지 결함이 있습니다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 온도 지수, 온도 지수, 온도 지수, 온도 지수, 온도 지수)
쩡익진 교수 양춘교수 등은 대량의 웜 실험을 통해 온도의 영향을 고려한 소금 연고층의 3 차원 조건에서 웜 구성 방정식을 연구했다.
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마지막 요소는 온도의 영향을 고려합니다. 일정한 실내 온도에서 다음과 같이 표현할 수 있습니다.
중국의 해양 석유 및 가스 탐사 이론 및 실습
여기서 A2*, N, A 1, B 1*, B2 는 코어의 크리프 실험을 통해 얻을 수 있습니다.
(3) 소금 페이스트 층의 크리프 압력 계산 및 분석
1) 소금 연고층의 크리프 압력 계산 방법. 명시적 유한 차이 방법으로 작성된 FLAC3D 유한 차이 계산 소프트웨어는 재질 웜 특성을 시뮬레이션하는 기능, 즉 시간에 따라 재질 특성이 변하는 기능을 제공합니다. FLAC3D 계산 분석에서 크리프 모델과 다른 구성 모델의 주요 차이점은 시간 문제 시뮬레이션입니다.
2) 소금 페이스트 층의 크리프 압력 분석
A. 다른 우물에서 깊은 소금 연고층의 크리프 압력 분석 소금 페이스트 층의 깊이는 크리프 압력에 큰 영향을 미칩니다. 석고 층의 깊이가 증가함에 따라 크립 압력이 크게 증가합니다. 시간이 지남에 따라 웜 압력이 안정화되어 결국 지층 압력과 동일합니다. 소금 연고층이 깊이 묻힐수록 웜 압력이 안정된 시간이 짧아진다.
B. 두께가 다른 시멘트 옹벽 아래의 소금 연고암의 크립 압력 분석 일정한 깊이와 두께가 다른 옹벽 시멘트 링 조건 하에서 소금 연고층의 웜 압력을 분석했다. 시멘트 링 두께는 전선관 초기 응력 상태에 영향을 주지만 눈에 띄는 결론은 없습니다.
C. 두께가 다른 소금 페이스트 암의 크리프 압력 분석 서로 다른 깊이, 두께가 다른 소금 연고층이 전선관 반지름 압력 응력, 원주 응력 및 수직 응력에 미치는 영향을 분석했습니다. 염층 웜 초기 단계에서 염층 두께는 전선관 응력 상태에 상당한 영향을 주지만 시간이 지남에 따라 두께가 다른 소금 레이어에서 전선관 응력 상태가 일치하는 경향이 있습니다.
D. 다른 온도에서 소금 페이스트 층의 크리프 압력 분석 케이싱 응력 상태에 대한 온도의 영향은 매우 중요합니다. 온도가 높을수록 소금 크림 웜 초기 전선관의 웜 압력, 원주 응력 및 수직 응력이 높아집니다. 시간이 지남에 따라 전선관의 웜 압력과 수직 응력은 일치하지만 원주 응력은 일관된 속도가 느린 경향이 있습니다.
3.3.5.2 드릴링 유체 밀도 설계 기술
드릴링 유체 밀도의 결정은 소금 연고층의 크립 특성과 드릴링 유체의 소금 포화도와 관련이 있습니다. 소금 연고층의 합리적인 시추 유체 밀도 결정은 지층 특성과 역학, 화학 균형에 기반을 두고 있다.
(1) 드릴링 유체 밀도 스펙트럼
드릴링 유체 밀도도는 염층 우물 구멍 수축과 드릴링 유체 밀도의 관련 곡선입니다. 크리프 압력과 크리프 실험에 따라 FLAC3D 소프트웨어를 사용하여 서로 다른 우물 깊이와 서로 다른 시추 유체 밀도에서 염암층의 수축률을 계산하고 합성 곡선에 맞춰 수축률을 설정합니다. 또한 FLAC3D 소프트웨어를 사용하여 소금 연고층 시추 실측 웜 속도 데이터를 기준으로 드릴링 유체 밀도도를 그릴 수 있습니다. 그림 3- 12 1 은 실측 크립 속도에 따라 그려진 드릴링 유체 밀도 다이어그램입니다.
(2) 소금 페이스트 층의 드릴링 용해 속도
드릴링 중 드릴링 유체는 지하 소금 층을 용해시킵니다. 쩡익김 교수와 덩 교수의 연구에 따르면 일정 온도에서 염암의 용해율과 시추 유체의 소금 함량 사이에는 좋은 로그 상관관계가 있다.
서로 다른 온도에서 염암 용해율은 [Cl-] 의 변화곡선에 따라 시추 유체에 소금이 함유된 경우 온도가 염암 용해율에 미치는 영향은 단순한 선형 관계가 아니라 임계점이 있다는 것을 보여준다. 온도가 임계점 이하일 때, 시추 유체의 소금 농도가 변하지 않을 때, 염암 용해율은 온도가 높아지면 증가한다. 온도가 임계점보다 높으면 시추 유체에 소금 농도가 변하지 않을 때 염암의 용해율은 온도가 높아지면 낮아진다 (그림 3- 122).
그림 3- 12 1 수축률에 해당하는 다른 우물 깊이의 드릴링 유체 밀도 스펙트럼
그림 3- 122 [C 1-] 에 따른 소금 용해 속도의 변화 곡선
마찬가지로, 염암의 용해율에 따라 서로 다른 온도에서 시추 유체의 소금 함량과 우물 지름 확대율의 상관관계에 대한 회귀 곡선을 얻을 수 있다 (그림 3- 123).
(3) 시추 유체 밀도 및 소금 포화도 측정
염암 용해율과 우물 지름 확대율 및 [C 1-] 관계의 회귀 곡선과 시추 유체 밀도도에 따라 크리프와 용해의 영향을 종합적으로 고려하여 드릴링 유체 밀도와 소금 채도를 결정합니다. 먼저 사용된 드릴링 유체 밀도에 따라 드릴링 유체 밀도 다이어그램 (그림 3- 12 1) 에서 해당 크립 속도를 찾은 다음 우물 지름 확장률과 [C 1-] (그림 3)
또한 측정 된 소금 페이스트 층의 크립 속도, 사용 된 시추 유체의 소금 포화도 및 시추 유체 밀도 스펙트럼에 따라 소금 페이스트 층을 안전하게 드릴링하는 데 필요한 시추 유체 밀도를 결정할 수 있습니다. 이 방법의 기본 아이디어는 사용 중인 드릴링 유체 밀도를 밀도 스펙트럼과 비교하고, 해당 밀도 아래의 수축률을 결정하고, 측정된 수축률과 계산된 수축률의 차이를 수축률로 사용하여 해당 드릴링 유체 밀도를 다시 찾을 수 있다는 것입니다. 수축률에 해당하는 드릴링 유체 밀도는 안전한 드릴링에 필요한 드릴링 유체 밀도입니다.
그림 3- 우물 직경 확대율과 [C 1-] 123 의 회귀 곡선
3.3.5.3 소금 페이스트 층 드릴링 지원 기술
(1) 우물 구조 설계
소금 연고층이 매우 깊은 깊은 우물을 겨냥하여 소금 연고층의 웜 변형으로 인한 전선관 압착 손상을 효과적으로 방지하는 것이 완성 안전을 보장하는 관건이다. 현재, 심층 소금 연고층에서 흔히 사용되는 우물 구조는 두 가지가 있다 (타하 유전을 예로 들자면).
그림 3- 124 비균일 외부 하중 하에서 전선관 강도 설계 테이블
1) 전용 도장과 전용 놀이법. 아래 244.5mm 전선관에서 염층 정상까지 약 5000 미터, 206.3mm 전선관으로 염층을 봉쇄합니다. φ 139.7mm 테일 파이프는 하부 염혈 고정에 사용됩니다. 염층 분포가 명확하거나 염하 압력 시스템이 일치하는 우물에 대해서는 이 방안이 가능하지만, 우물 상태가 특별하고 시추 지질 목적이 많은 우물에 대해서는 우물 경로의 선택과 우물 구멍의 연장이 제한되어 있다는 것이 실증되었다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 소금, 소금, 소금, 소금, 소금, 소금, 소금, 소금, 소금) 현재는 일반적으로 전선관 절차를 사용하여 한 단계 더 늘리는 방법을 채택하고 있다. 이런 방안은 여러 가지 상황에 익숙한 생산정에 더 적합하다.
2) 벌거벗은 눈길이 소금 연고층을 폭로하는 방안. 시추 지질 임무의 실현을 보장하기 위해 소금 연고층을 폭로하는 긴 누드눈 시추 방안, 즉 큰 크기의 구멍이 뚫린 긴 누드눈 시추 방안, 상저압 지층과 같은 구멍으로 소금 연고층을 폭로하는 방안을 최적화했다. 소금 연고층은 큰 벽 두께, 높은 내압 부시를 사용하며, 244.5mm 또는 φ 273.0mm+φ 244.5 mm 콤비네이션 슬리브로 매달린 후 소금 연고층을 봉한다. 염정 하단은 φ 177.8mm 테일 파이프를 사용하며, 테일 파이프는 소금 상단과100m 겹칩니다. 밀도가 약 1.65g/cm3 인 불포화 염수 시추 유체를 사용하여 누출 감지 및 막힘 기술과 함께 소금 연고층을 밝혀내고 지층 적재력을 높인다. 시추 중 리밍 또는 유압 리밍 기술을 사용하여 소금 연고층 시추의 안전을 확보하다.
염층 특수 봉인 드릴보다 알몸 시추의 위험이 더 크며, 시추공예는 일반적으로 소금 아래 시추공예와 염층 시추공예로 두 단계로 진행된다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 소금, 소금, 소금, 소금, 소금, 소금, 소금) 소금 시추 기술의 관건은 소금층을 뚫은 후 바로 시추를 멈추고 지층 파열 압력 테스트를 다시 실시하여 노출된 구멍 세그먼트의 운반 능력을 결정하는 것이다. 저압 지점의 노출된 우물 구간에 대해 일회성 봉쇄 조치를 취하다. 염고층에서 시추할 때 지층이 고밀도를 견딜 수 있는 능력을 가지고 있다면 염고층에서 시추하는 데 적합한 시추 유체체계를 전환한 다음 염고층에서 시추한다. 봉쇄 후 염층이 파고들 때 지층이 고밀도를 감당할 수 없는 경우, 염고층에 특수한 봉쇄로 파고드는 방안으로 방안을 조정해야 한다.
이 방안의 장점은 첫째, 여러 세트의 압력 시스템을 격리하는 것이다. 둘째, 안감의 겹침을 통해 염층 세그먼트의 전선관 변형을 방지합니다. 셋째, 우물 구조를 단순화하여 완성 우물을 더 크게 만들고 특수 봉인 드릴 방안보다 여분의 전선관 공간을 제공합니다. 이 방안은 우물 탐사에 더 적합하다.
(2) 케이싱 강도 설계
소금 연고층 전선관 설계의 관건은 내압 강도 계산이다. 과거에는 염고층 전선관 설계는 일반적으로 염고층의 최대 웜 압력, 즉 지층 압력을 덮고 전선관은 균일한 하중을 받았다. 케이싱은 40% 비움 및 안전계수1..125 또는 경험이 많은 안전계수에 따라 계산됩니다. 그러나 이 방법은 실제 응용 프로그램에서 전선관 변형 사고가 자주 발생하므로 소금 연고층 전선관 설계에서 균일하지 않은 외부 하중을 고려해야 합니다.
1) 전선관 강도 설계 및 적용 전선관 강도 설계도에 따라 균일하지 않은 외부 하중 하에서 전선관 강도 설계를 수행할 수 있습니다. 타원 분포 하중과 해당 축 비율을 알고 있다면 전선관이 안전한지, 아니면 어떤 전선관이 이 하중에 저항해야 하는지 판단할 수 있습니다. 예를 들어 K=0.4 인 것으로 알려져 있고 하중 주위의 면적이 5= 1690.0MPa2 인 경우 Pc=23.2MPa, 선택 벽 두께가 9.19mm (d/ 최대 한계 하중보다 큼 (Pc/σ= 65433 적용 편의를 위해 전선관 재질 항복 한계에 대한 등가 실패 하중 Pc 의 비율 Pc/σs 와 전선관 지름 대 두께 비율 D/t 의 관계를 곡선으로 그립니다 (예: 전선관 강도 설계 버전) (그림 3- 124). 또한 반지름 하중 및 균일 외부 하중 하에서 전선관의 강도 곡선도 그려져 있습니다. 반지름 하중의 등가 하중은 단위 지름 길이에 대한 집중력으로 정의됩니다. 전선관 강도 설계도에 따라 염층 부시를 설계할 수 있다.
2) 소금 페이스트 층의 케이싱 강도 설계 단계.
A. 염층류 변이 특성, 염층 응력 및 접합 중 정액 기둥 압력에 따라 점탄성 유한 요소 계산 프로그램을 사용하여 염층 전선관 염층 크립 외하중의 시간 변화 규칙과 분포 법칙을 계산함으로써 전선관 외하중의 최종 안정치를 얻습니다. 이 안정값의 크기와 불균형성은 카시니 타원 함수의 짧은 축 B 와 장축 A 로 표시됩니다.
B. b 와 a 의 값에 따라 전선관에 하중이 있는 면적 s 와 축비 k 를 계산하여 전선관에 실제 등가 실패 하중을 찾습니다.
C. K 와 Pr 에 따르면 그림 3- 124 에 따라 전선관 강도를 설계하거나 테스트할 수 있습니다.
A. K, Pr 및 전선관 강철 등급 (즉, σs) 에 따라 전선관 벽 두께를 선택합니다. 먼저 Pr/σs 를 계산한 다음 K 및 Pr/σs 의 값에 따라 전선관의 임계 지름 두께 비율 (D/t) 을 찾을 수 있습니다. 전선관의 최소 벽 두께를 계산할 수 있습니다.
B, K, Pr 및 전선관 벽 두께에 따라 전선관 강철 등급을 선택합니다. 먼저 K 및 D/t 값에 따라 다이어그램에서 Pc/σs(Pc 가 전선관에 견딜 수 있는 최대 유효 하중) 를 구한 다음 실제 하중 Pr 을 사용하여 Pc/σs 를 제거하고 전선관에 필요한 최소 항복 한계 σs 를 얻고, σs 값에 따라 전선관 강철 등급을 선택합니다.
C. 사용된 전선관 강철 등급 (σs 알려진) 및 벽 두께 (지름 두께가 D/t 보다 계산될 수 있음) 가 알려진 경우 전선관의 안전을 확인합니다. 먼저 Pr/σs 를 얻은 다음 K 및 D/t 값에 따라 그림에서 전선관이 손상된 경우 Pc/σs 를 얻습니다. PC/σ s 가 PR/σ s 보다 작으면 전선관 강도가 부족하여 전선관이 비정상적으로 손상될 수 있습니다. PC/σ s > PR/σ s 인 경우 전선관은 안전합니다.
D. 전선관 강도를 설계할 때 전선관 내압이 0 이라고 가정하면 모두 비어 있는 것으로 계산됩니다. 전선관의 내압이 0 이 아니면 균일한 외압에 저항하는 강도가 크게 높아질 것이다. 그러나 전선관 외부 압력이 균일하지 않을 경우 내부 압력에 따라 전선관 강도가 증가하는 것은 분명하지 않습니다.
(3) 리밍 기술
1) 드릴 리밍과 드릴 후 리밍을 결합하는 방안. 소금 연고층 상층은 φ 3 1 1. 15 mm 드릴 드릴을 사용하고, 소금 연고층 상단 경계 위 60m 에 φ24 1.3mm 가이드 드릴 편심 확장 도구를 사용합니다.
2) 드릴링 후 유압 리밍 프로그램. 먼저 φ 3 1 1. 15 mm 드릴로 드릴합니다. 염고층을 뚫은 후 수력확장기로 염층을 확대하다. 평균 구멍 지름이 φ 349.25 mm 로 확대되어야 합니다.