Elementi essenziali per il completamento del pozzo

Dopo che un pozzo è stato perforato alla profondità totale (TD), valutato, rivestito e cementato, gli ingegneri passano alla fase critica del completamento del pozzo. Questo processo prevede l'installazione di apparecchiature progettate per ottimizzare la produzione, sia per un pozzo complesso che per un pozzo semplice. La forza trainante dietro ogni strategia di completamento è quella di recuperare quanto più petrolio possibile dal giacimento a un costo ragionevole.

La decisione di completare un pozzo per la produzione o di tapparlo e abbandonarlo come pozzo asciutto dipende in gran parte dalla valutazione della formazione (FE) utilizzando i registri dei pozzi aperti. Una volta che l'analisi del registro FE indica potenziali giacimenti commerciali di petrolio o gas, il rivestimento in acciaio viene inserito nel pozzo e dietro di esso viene pompato il cemento. Successivamente, l'ingegnere di completamento sostituisce il fluido di perforazione con un fluido di completamento, in genere acqua dolce o una salamoia formulata che non-reattiva con la formazione.

L'obiettivo principale della cementazione è impedire la comunicazione tra le zone di produzione. Gli ingegneri eseguono un registro di legame del cemento (CBL) per garantire che la guaina di cemento tra l'involucro e la parete del foro non presenti difetti. Se esistono spazi vuoti, eseguono un'operazione di cementazione a compressione, perforando l'involucro ad opportuna profondità e iniettando cemento.

I registri di incollaggio del cemento possono rilevare risultati scadenti a causa di una densità errata del cemento, di una rimozione incompleta del fango, di una gelificazione o indurimento prematuro e di un'eccessiva perdita di liquidi dalla sospensione di cemento.

Gli ingegneri quindi perforano l'involucro e la guaina di cemento nelle zone identificate dall'analisi FE come favorevoli al flusso di idrocarburi. Le perforazioni sono fori praticati attraverso l'involucro, in genere utilizzando cariche sagomate sparate da una pistola perforatrice trasportata da cavi, tubi o tubi a spirale. Queste operazioni spesso lasciano detriti che possono impedire il flusso del fluido. Per mitigare questo problema, gli ingegneri possono pompare una soluzione acida debole per dissolvere i detriti.

A seconda del livello di conoscenza della formazione, gli operatori possono condurre un test del pozzo. Questa operazione viene spesso eseguita utilizzando una valvola dell'asta di perforazione collegata al fondo di una stringa di lavoro (tubo o asta di perforazione). La valvola viene aperta dalla superficie e i fluidi del pozzo fluiscono attraverso un separatore (un recipiente di superficie che separa petrolio, gas, acqua e fluido di completamento). Misurando i tassi di produzione, gli operatori ottengono informazioni utili sulle prestazioni future dei pozzi e sulle caratteristiche dei giacimenti.

Se la formazione ha una bassa permeabilità, gli ingegneri possono creare una frattura idraulica pompando acqua e sabbia (o altri materiali come il liquame) ad alta pressione nella formazione. La pressione frattura la roccia e il liquame viene pompato nelle nuove fratture. Quando il pompaggio si ferma e il pozzo viene aperto, l'acqua fuoriesce, lasciando sabbia (materiale di sostegno) per mantenere aperte le fratture, fornendo un percorso ad alta-permeabilità per petrolio e gas.

In formazioni scarsamente consolidate, le particelle di sabbia possono migrare nel pozzo e nelle perforazioni dei tappi. Per evitare ciò, gli ingegneri possono iniettare sostanze chimiche per legare insieme i granelli di sabbia o impiegare tecniche di controllo della sabbia – tra cui vari schermi di sabbia e sistemi di riempimento di ghiaia – che bloccano il movimento della sabbia consentendo al fluido di passare liberamente.

Completamento-zona singola:Un packer sigilla l'interno dell'involucro di produzione, isolando idraulicamente la serie di tubi dall'anello sopra il packer. L'anello contiene fluido di completamento con inibitori di corrosione.

Completamento multi-zona:Utilizza almeno due imballatori per separare le zone di produzione. I fluidi provenienti da tutte le zone possono essere miscelati oppure le zone superiori possono essere chiuse tramite manicotti scorrevoli finché gli operatori non determinano che la miscelazione è ottimale.

Il tubo di produzione è il condotto tra la zona di produzione e la superficie. La sua resistenza, materiale, peso per unità di lunghezza e diametro interno sono determinati dalle velocità di produzione previste, dal tipo di fluido, dalla pressione, dalla profondità, dalla temperatura e dalla corrosività. Le guarnizioni (packer) isolano le zone di produzione all'interno dell'anello del tubo dell'involucro-.

Per i pozzi con più zone di produzione, i fluidi entrano nel pozzo tra i packer superiore e inferiore e passano attraverso un manicotto scorrevole (una valvola aperta o chiusa meccanicamente utilizzando una linea metallica o un tubo a spirale) nel tubo.

Quasi tutti i completamenti includono una valvola di sicurezza sotterranea installata all'interno del tubo a poche centinaia di piedi sotto la superficie. Chiude automaticamente il pozzo se il sistema di controllo della superficie è compromesso e può essere chiuso manualmente per aggiungere una barriera tra il pozzo e l'atmosfera.

Laddove l'intervento sul pozzo è costoso o problematico, vengono utilizzati i completamenti intelligenti (IC). I circuiti integrati includono sensori remoti di pressione e temperatura permanenti-in tempo reale e valvole di controllo del flusso azionate a distanza su ciascuna formazione.

Quando la pressione del giacimento è insufficiente per sollevare i fluidi in superficie, i pozzi devono essere dotati di pompe o sistemi di sollevamento del gas:

• Elettropompe sommergibili (ESP):Utilizza rotori e statori per pompare liquidi in superficie.
• Pompe ad asta (pompe ad asta a ventosa):Utilizzare il movimento verticale alternativo per sollevare liquidi.
• Elevazione del gas:Inietta il gas nell'anello dell'involucro; il gas entra nel tubo sotto la colonna di liquido, riducendo la densità del fluido e consentendo la galleggiabilità per sollevare i fluidi. Il volume di iniezione può essere regolato tramite valvole distribuite lungo il tubo.

Nei giacimenti a bassa-pressione, l'acqua o il gas possono essere iniettati attraverso un pozzo per spingere il petrolio attraverso la formazione fino a un pozzo di produzione. I pozzi di produzione possono essere dotati di dispositivi di controllo dell'afflusso (ICD) per gestire il volume e la posizione dell'afflusso di fluido.

Gli ingegneri considerano molteplici fattori quando progettano un completamento: tipo e volume dei fluidi da produrre, temperature del fondo pozzo e della superficie, profondità della zona di produzione, velocità di produzione, ubicazione del pozzo e ambiente circostante. Le soluzioni spaziano dai completamenti di base di fori aperti-(possibilmente senza una stringa di rivestimento di produzione) a pozzi multilaterali estremamente complessi (più pozzi orizzontali o-ad alto angolo perforati da un singolo pozzo principale, ciascuno con il proprio completamento).

Gli elementi essenziali per un completamento ottimale includono un'analisi affidabile degli elementi finiti, dati provenienti da pozzi offset e flessibilità. Con una conoscenza affidabile della zona target e di come i pozzi vicini hanno perforato e prodotto queste formazioni, gli ingegneri possono spesso pianificare i completamenti di base prima della perforazione, pur riconoscendo che non tutti i pozzi funzioneranno allo stesso modo.

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