ページ番号1006955 更新日 平成30年2月16日

掘削技術の進歩: Managed Pressure Drilling -地層にやさしく、失敗をなくす油・ガス井の掘り方-

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レポートID 1006955
作成日 2009-03-19 01:00:00 +0900
更新日 2018-02-16 10:50:18 +0900
公開フラグ 1
媒体 セミナー・報告会資料
分野 技術探鉱開発
著者 伊原 賢
著者直接入力
年度 2008
Vol 0
No 0
ページ数
抽出データ 掘削技術の進歩Managed Pressure Drilling- 地層にやさしく、失敗をなくす油・ガス井の掘り方 -地層にやさしく 失敗をなくす油 ガス井の掘り方2009年3月18日調査部伊原 賢伊原 賢話のポイント石油や天然ガスを地下から取り出すには、掘削作業が必要掘削作業が必然ガ を地出す油近年 大水深 異常高圧層 高温 腐食流体といった厳しい環境近年、大水深、異常高圧層、高温、腐食流体といった厳しい環境下や減退油田の再開発における掘削作業を考える上で、「地層にやさしく、失敗をなくす油・ガス井の掘り方」であるManaged Pressure Drilling (MPD)が石油開発に関わる技術者の間で注目やさしく、失敗をなくす油掘り方」 ある井g問題と掘削技術課題を 掘削上と地質(cid:132)掘削技術の課題を、掘削上と地質の問題として整理整理(cid:132)MPDの概念、メリット、適用対象を、通常の掘削法(Over BalancedDrilling)やUnderBalancedDrilling(UBD)との違いも含Balanced Drilling)やUnder Balanced Drilling (UBD)との違いも含め、平易に説明(cid:132)実フィールドにおけるケーススタディを3例(サウジアラビア、カザフスタン、インドネシア)紹介(cid:132)今後の技術進歩への期待も込めて、MPDの位置付けをまとめたたい実ラを(、12@削ウインドウ掘削上の問題:逸水、低掘進率、掘管の坑壁への張り付き/抑留坑壁への張り付き/抑留、キック(地質流体の坑井内への流入)、浅い帯水層からの流入水層からの流入地層の問題:坑壁不安定性 貯留層坑壁不安定性、貯留層障害、タイトな掘削ウインドウ/地層圧力と地層の破砕圧力の間隔が狭くなる(JOGMEC調査部資料)(JOGMEC調査部資料)変化する掘削ウインドウに対応して、地層にやさしく、掘削の失敗を少なくするのが 掘削技術者に与えられた究極のミッション少なくするのが、掘削技術者に与えられた究極のミッション掘削技術革新への期待(InternationalAssociationofDrillingContractors調査 @2008年10月)(International Association of Drilling Contractors 調査 @2008年10月)今後20年の間に技術革新が期待されるのは、まず水平掘りや傾斜掘り次にMPD次にMPD34PDの概念(JOGMEC技術調査部資料より作成)(JOGMEC技術調査部資料より作成)アドウに収めるアニュラス/ 泥水柱の圧力を掘削ウインドウに収める/泥水柱の圧力を掘削ウイラUBDの概念(JOGMEC技術調査部資料より作成)(JOGMEC技術調査部資料より作成)アニュラスの圧力を地層圧力よりも低くする掘削方法で、ガス掘削からバランス掘削までに相当ンス掘削までに相当貯留層障害や減退した貯留層への適用(タイトな掘削ウインドウ)に有効坑井内へ流入した流体は、貯留層のキャラクタリゼーション(特性)把握にも利用可能も利用可能56PDとUBDの違い違アニュラス圧力と地層圧力の関係では、掘削法は2つに大別(UBD, OBD)掘削削技術の進進歩UBD(ガス掘削)OBD(掘削泥水比重の調整)MPD(密閉式泥水循環)UBDではアニュラスの圧力を地層圧力よりも低く維持するので 当然 地UBDではアニュラスの圧力を地層圧力よりも低く維持するので、当然、地層流体の坑井内への侵入を許すMPDはアニュラスの圧力を地層圧力より大きく、地層の破砕圧力より小さくなるよう 掘削中に臨機応変に泥水比重を調整し 掘削能力の向上を目指なるよう、掘削中に臨機応変に泥水比重を調整し、掘削能力の向上を目指す技術メキシコ湾 ガス井掘削のトラブル時間1993年から2002年にかけてガス井の掘削上のトラブル時間は全体の25%トラブル時間の42%トラブル時間の42%(地層流体のキック9%、浅い帯水層からの流入3% 掘削泥の流入3%、掘削泥水の逸水13%、頁岩での低掘進率3%掘管の坑壁への、掘管の坑壁への張り付き/抑留11%、掘管のねじれ3%)技術 解決はMPD技術で解決は可能(SPE資料より作成)78PDのメリット安全とウェルコントロ ルの向上: 坑井内と地層間の流体(掘削流体安全とウェルコントロールの向上: 坑井内と地層間の流体(掘削流体、堀屑、地層流体)の移動を早期に検知、掘削トラブルへの自動警告や対処システム、掘管の坑井内での抑留低減掘削効率の向上: 坑井内と地層間の流体移動を早期に検知、泥水システムの管理(掘進率向上、坑井内における泥水循環の摩擦圧力損失の低減、泥水比重の低減、貯留層障害の低減、掘管の坑井内での抑留低減)、坑井内における掘削機器の挙動(ハイドロリクス)把握掘削コストの低減: 掘削トラブル時間[NPT: Non-Productive Time]の低減(地質流体の坑井内への流入[キック]と循環、逸水、掘管の坑井内での抑留、坑井内に遺留された掘削機器の揚管、坑井と地層間の流体移の抑留、坑井内に遺留された掘削機器の揚管、坑井と地層間の流体移動が掘削トラブルにつながるかどうかの診断)、掘削効率の向上、泥水システムの管理、ケーシング数の低減-> 掘削能力の向上: 狭い掘削ウインドウでの掘削、成熟・減退油田の再開発、高圧で多層貯留層の開発管理、地層間の導通試験の精度向上につながるメリ ト向上につながるメリットMPDの適用対象MPDの適用対象探鉱井、高温高圧井、(水攻法、水蒸気圧入、CO2圧入探鉱井、高温高圧井、(水攻法、水蒸気圧入、CO2圧入による油層圧力維持)を実施している減退フィールド狭い掘削ウインドウ(掘削泥水比重の変更幅が狭い)掘削中に地層圧力の急激な変化が見られる坑井掘削中に地層圧力の急激な変化が見られる坑井キック(地質流体の坑井内への流入)が頻繁に見られるエリアエリア地層圧力や地層の破砕圧力の事前把握が難しいエリア910PD ケーススタディ ①CBHPタディ ①ケサウジアラビア ルブアルハリ砂漠の探鉱井(SPE 113679)坑底での泥水循環圧力(緑)と地層圧力(Pore Pressure)及び地層の破砕圧力(Fracture Pressure)との関係11MPD ケーススタディ ①CBHPMPD ケススタディ ①CBHPCBHP掘削の成功・掘削時間の比較(周辺掘削時間の比較(周辺坑井65日 CBHP40日)・トラブル時間の比較(周辺坑井7.6日 CBHP1.1日)・掘削時間の短縮をリグレート6万ドル/日で計算すると150万ドル相当のすると150万ドル相当の削減・CBHPの採用にかかったコストは、レンタル費用2万5千ドル/日で計算すると100万ドル算ド-> 従って 50万ドル> 従って、50万ドルのコスト削減効果ありと試算 + 坑井の生産性向上のメリット(SPE 113679)12PD ケーススタディ ②LAMCDTengizフィールドにおけるLAMCD(Light Annular Mud Cap Drilling)技術の適用掘削中に多くの逸水問題に遭遇掘削中に多くの逸水問題に遭遇地層を掘削中にフラクチャーや空洞に遭遇貯留層流体にH2Sを含む腐食環境> 逸水箇所へ低比重の掘削流体がカッ-> 逸水箇所へ低比重の掘削流体がカッティングスと共に地層に入り込むことで栓をする(SPE 79850)CHCD: Closed Hole Circulation Drillingとも呼ぶ13MPD ケーススタディ ②LAMCDMPD ケススタディ ②LAMCD(SPE 79850)TengizフィールドにおけるLAMCD技術の経済的見返り経済的技術返ドおる14PD ケーススタディ ③PMCDMPD ケススタディ ③PMCD(SPE 92294)①OBD②逸水、アニュラスの泥水柱面の低下水柱面の低下③地層圧とアニュラス圧の関係が不安定④アニュラスと掘管内を水で加圧し、逸水を防④海ぐPMCD(PressurizedMudCapDrilling)適用までの流れPMCD(Pressurized Mud Cap Drilling)適用までの流れMPD ケーススタディ ③PMCDMPD ケススタディ ③PMCDNSO層に対するPMCD作業概念図(SPE 52808)NSO層に対するPMCDと通常掘削の作業実績比較109日10.9日坑あたりの掘削時間短縮(156日一坑あたりの掘削時間短縮(15.6日 → 4.7日)47日)9坑分の掘削時間の短縮(98.1日)をリグレート20万ドル/日で計算すると1962万ドル相当の削減PMCDの採用にかかったコストは、レンタル費用7万ドル/日と全掘削日数42.6日で計算すると298.2万ドル-> 従って、1663.8万ドルのコスト削減効果ありと試算 + 坑井の生産産性向上のメリット減効果あり 試算従、坑井1516ワとめ(MPDの位置付け)・新しい貯留層へのアクセス、掘削問題の低減、貯留層障害の低減、貯留層キャラクタリゼーション掘削時間や・掘削時間やコストの低減、異常高圧層への対処、可採埋蔵量の増加、地増加 地層流体のモビリティ(坑井内への移動量)の評価、掘管のスムーズな回転と揚降低減 異常高層対処採埋蔵量・必要坑井数の削減、タイトガス層の掘削、開発計画の更新-> 経済性を兼ね備えた掘削技術を目指すご清聴いただきありがとうございましたご清聴いただきありがとうございましたより詳細は、JOGMECホームページ「石油 天然ガス資源情報」にアクセ「石油・天然ガス資源情報」にアクセスいただければ幸いですhttp://oilgas-info.jogmec.go.jp/1718
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2009/03/19 伊原 賢
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