1.3 drilling fluid considerations - 石油技術協会‡’pwd (pressure while drilling) の使用...

11

1.3 Drilling Fluid1.3 Drilling FluidConsiderationsConsiderations

20082008年年1212月月2525日日

㈱テルナイト㈱テルナイト技術部技術部

石川石川佳孝佳孝

22

1.3.11.3.1 概要概要

大水深掘削環境下の掘削流体マネジメント大水深掘削環境下の掘削流体マネジメント

ににおける以下の項目における以下の項目について述べるついて述べる

••1.3.2 1.3.2 地層圧･地層破壊圧地層圧･地層破壊圧

••1.3.3 1.3.3 リグのリグの搭載容量搭載容量

••1.3.4 OBM/SB1.3.4 OBM/SBMM••1.3.5 OBM/SBM1.3.5 OBM/SBM使用上の留意点使用上の留意点

••1.3.1.3.66 一般留意事項一般留意事項

33

1.3.21.3.2 地層圧地層圧・・地層破壊圧地層破壊圧

•• 通常通常地層圧力よりも泥水柱圧力を高く設地層圧力よりも泥水柱圧力を高く設定す定するる

•• しかし泥水柱圧力が高すぎると地層を破しかし泥水柱圧力が高すぎると地層を破壊してしまう壊してしまう

•• その限界圧力を地層破壊圧力（その限界圧力を地層破壊圧力（Formation Formation Fracture PressureFracture Pressure）と言う）と言う

44

•• 1.3.2.1 1.3.2.1 狭いオペレーションウィンドウ狭いオペレーションウィンドウ

•• 1.3.2.21.3.2.2逸泥フラクチャーの進展逸泥フラクチャーの進展

•• 1.3.2.3 1.3.2.3 バルーニングバルーニング

•• 1.3.2.4 1.3.2.4 等価循環比重等価循環比重(ECD)(ECD)•• 1.3.2.5 1.3.2.5 ガス溶解性ガス溶解性(OBM/SBM)(OBM/SBM)•• 1.3.2.6 OBM/SBM1.3.2.6 OBM/SBMでのリークオフテストでのリークオフテスト

•• 1.3.2.7 1.3.2.7 流体圧縮性流体圧縮性

•• 1.3.2.8 1.3.2.8 坑底測定坑底測定(PWD)(PWD)

1.3.2 1.3.2 地層圧地層圧・・地層破壊圧地層破壊圧

1.3.21.3.2 地層圧地層圧・・地層破壊圧地層破壊圧

55

1.03sg×1,000m = 10.1Mpa

1.3.2.1 1.3.2.1 狭いオペレーションウィンドウ狭いオペレーションウィンドウ

セーフティマージンの減少セーフティマージンの減少

1.20sg×1,000m =11.8Mpa

泥水比重 =「地層圧力<泥水柱圧力<地層破壊圧力」

ライザーセットによる泥水柱圧の増加軟弱な浅層部


66

地層圧力・地層破壊圧力・泥水水頭圧力の関係地層圧力・地層破壊圧力・泥水水頭圧力の関係

地層圧力

海水水頭圧力

泥水水頭圧力

地層破壊圧力

泥水水頭圧力(Safety Margin含む)

前段CSGセット深度

次のCSGセット限界深度

深度深度

圧力


77

1.3.2.2 1.3.2.2 逸泥逸泥//フラクチャーの進展フラクチャーの進展

•• 水深が増すほど浅層部は軟弱水深が増すほど浅層部は軟弱

•• OBM/SBMOBM/SBMはフラクチャー先端部での貫入がはフラクチャー先端部での貫入が容易容易

•• 地層を湿潤させ地層を湿潤させるためるため地層強度地層強度を維持する事を維持する事がが困難困難

フラクチャーロスやフラクチャーのフラクチャーロスやフラクチャーの

発達が継続的発達が継続的なな場合には場合にはWBMWBMへ転換へ転換


88

1.3.2.3 1.3.2.3 バルーニングバルーニング

•• 循環中には逸泥し循環停止後には逸泥水が戻って循環中には逸泥し循環停止後には逸泥水が戻ってくる現象くる現象

•• ECD>FPPECD>FPPでで安定した放射状のフラクチャーが発安定した放射状のフラクチャーが発

達達

•• ポンプポンプ停止後停止後、、ECD<FPPECD<FPPとなりとなり水平方向の応力水平方向の応力

によりフラクチャーが閉塞によりフラクチャーが閉塞し逸泥水が戻るし逸泥水が戻る


99

1.3.2.4 1.3.2.4 等価循環比重等価循環比重(ECD)(ECD)•• 大水深掘削時のセーフティーマージンを狭め、大水深掘削時のセーフティーマージンを狭め、

多段多段ケーシングセットケーシングセットを必要とする要因の一つを必要とする要因の一つ

•• OBM/SBMOBM/SBMは温度による粘性の増減が顕著は温度による粘性の増減が顕著

•• 真の粘性、圧力損失および泥水比重は正確に見真の粘性、圧力損失および泥水比重は正確に見極めることが困難極めることが困難

•• 多くの多くのSBMSBMベース流体は従来のベース流体は従来のOBMOBMベース流体ベース流体と比較して粘性と比較して粘性が高いが高い


1010

1.3.2.1.3.2.55 ガス溶解性ガス溶解性(OBM/SBM)(OBM/SBM)

•• ガス溶解性と容量変化は以下に依存するガス溶解性と容量変化は以下に依存する

a.a. 侵入流体の化学成分侵入流体の化学成分

b.b. 圧力及び温度圧力及び温度

c.c. ガスガス//オイル比オイル比

•• フローの兆候が検知しにくいフローの兆候が検知しにくい

•• 通常の温度圧力環境（サーフェイス付通常の温度圧力環境（サーフェイス付近）で膨張する近）で膨張する


1111

1.3.2.6 OBM/SBM1.3.2.6 OBM/SBMでのリークオフテストでのリークオフテスト

•• ブレークダウンさせると地層は自然治癒しないブレークダウンさせると地層は自然治癒しない

•• セメントアニュラスにセメントアニュラスにOBM/SBMOBM/SBMが残存した場が残存した場

合、ボンディング回復は困難合、ボンディング回復は困難

•• WBMWBMでのリークオフテストを推奨でのリークオフテストを推奨

•• 逆にフラクチャリング流体としては推奨逆にフラクチャリング流体としては推奨


1212

1.3.2.7 1.3.2.7 流体圧縮性流体圧縮性(OBM/SBM)(OBM/SBM)

•• WBMWBMと比較して圧縮性が高いと比較して圧縮性が高い

•• 低温高圧環境の大水深掘削では特に深刻低温高圧環境の大水深掘削では特に深刻

•• 圧縮性は圧力伝達にタイムラグを生じさ圧縮性は圧力伝達にタイムラグを生じさせチョークコントロールを困難にするせチョークコントロールを困難にする

•• トレンドを把握するためにフローチェットレンドを把握するためにフローチェックには綿密な計画と記録が重要クには綿密な計画と記録が重要


1313

1.3.2.8 1.3.2.8 坑底計測坑底計測(PWD)(PWD)

•• PWDPWD測定は、測定は、軟弱層軟弱層での狭い作業ウィンでの狭い作業ウィン

ドウを掘削する場合には特に有効ドウを掘削する場合には特に有効

•• 真の真のECDECDを知ることで、フラクチャリンを知ることで、フラクチャリン

グや逸泥を回避することが可能グや逸泥を回避することが可能

•• トリッピングでのトリッピングでのサージサージ//スワブ圧力の予スワブ圧力の予

測精度を向上することも可能測精度を向上することも可能


1414

まとめまとめ

•• カッティングス滞留による過剰なカッティングス滞留による過剰なECDECDの抑制の抑制⇒コントロールドリリングの実施⇒コントロールドリリングの実施

•• 坑底の坑底のECDECD監視とリアルタイム監視とリアルタイムなな判断判断⇒⇒PWD (Pressure While Drilling)PWD (Pressure While Drilling)の使用の使用

•• トリッピング時のサージプレッシャートリッピング時のサージプレッシャー⇒事前にサージ圧を計算しコントロール⇒事前にサージ圧を計算しコントロール

•• キックの防止とキックの防止とウェルコントロールウェルコントロール中の循環中の循環圧力バランス制御圧力バランス制御⇒⇒注意深いピットレベルとフローの監視注意深いピットレベルとフローの監視


1515

1.3.3 1.3.3 リグの搭載容量リグの搭載容量

•• 1.3.3.1 1.3.3.1 ライザー回収容量（緊急離脱時）ライザー回収容量（緊急離脱時）•• 1.3.3.2 1.3.3.2 ブライン搭載容量ブライン搭載容量•• 1.3.3.3 1.3.3.3 ベースオイル搭載容量ベースオイル搭載容量•• 1.3.3.4 1.3.3.4 OBM/SBMOBM/SBM廃棄規制廃棄規制•• 1.3.3.5 OBM/SBM1.3.3.5 OBM/SBM使用時の緊急離脱使用時の緊急離脱•• 1.3.3.6 1.3.3.6 シャローウォーターフロー抑圧シャローウォーターフロー抑圧•• 1.3.3.7 1.3.3.7 バライト搭載量バライト搭載量//ミキシング容量ミキシング容量//レートレート•• 1.3.3.8 1.3.3.8 キルマッド比重とサプライ方法キルマッド比重とサプライ方法•• 1.3.3.9 OBM/SBM1.3.3.9 OBM/SBMでのでのLCMLCMの効果と課題の効果と課題•• 1.3.3.10 1.3.3.10 ガンクスクイズガンクスクイズ//バライトプラグバライトプラグ

1616

1.3.3.1 1.3.3.1 ライザー搭載容量ライザー搭載容量

•• 緊急時ライザー内の泥水を海水に入れ替緊急時ライザー内の泥水を海水に入れ替えるえる

•• マッドピットマッドピットにには、この時のリターン泥は、この時のリターン泥水を回収するスペース水を回収するスペースが必要が必要

⇒⇒ライザー容量ライザー容量＋＋地上ポンプ地上ポンプ＋＋ラインロラインロ

スス約約200bbl200bblを加えた量を加えた量


1717

1.3.3.2 1.3.3.2 ブライン搭載容量ブライン搭載容量

•• 塩類の溶解には塩類の溶解にはドリルウォーター移送装ドリルウォーター移送装置とミキシングユニット置とミキシングユニットが必要が必要

•• 海水海水使用時は使用時はCaCa++++ややMgMg++++等の処理が必要等の処理が必要

•• 塩類は塩類はブラインとして保管するほうが望ブラインとして保管するほうが望ましいましい

•• 保管量は保管量は循環システムの循環システムの2525～～3535％程度％程度

⇒ソルトシューターによる添加が一般的⇒ソルトシューターによる添加が一般的


1818

1.3.3.3 1.3.3.3 ベース流体搭載容量ベース流体搭載容量

•• 十分十分量のベース流体を搭載量のベース流体を搭載するする

⇒専用タンクに⇒専用タンクに循環システムの循環システムの2525～～35%35%

•• 多くの大水深用リグは多くの大水深用リグは十分な搭載量を持十分な搭載量を持たないたない

⇒リグに搭載する事で緊急時に対応可能⇒リグに搭載する事で緊急時に対応可能


1919

1.3.3.4 OBM/SBM1.3.3.4 OBM/SBM廃棄規制廃棄規制

•• 泥水とカッティングスは別タンクへ収集泥水とカッティングスは別タンクへ収集

•• 泥水量とカッティングスコンテナの充分泥水量とカッティングスコンテナの充分な保管場所を準備するな保管場所を準備する

⇒⇒多くの大水深リグは保管場所に制限が多くの大水深リグは保管場所に制限が

あり実現不可能となっているあり実現不可能となっている


2020

1.3.3.5 OBM/SBM1.3.3.5 OBM/SBM使用時の緊急離脱使用時の緊急離脱

•• 入替え方法と保管手順の確立入替え方法と保管手順の確立

•• 海水のサプライ方法海水のサプライ方法

a.a. 海からの直接供給海からの直接供給

b.b. ストレージタンクからの移送ストレージタンクからの移送

⇒速やかな海水サプライがライザー入替⇒速やかな海水サプライがライザー入替えの効率化に繋がるえの効率化に繋がる


2121

1.3.3.6 1.3.3.6 シャローウォーターフロー抑圧シャローウォーターフロー抑圧

•• 通常通常2020””CSGCSG降下前のスポット比重は降下前のスポット比重は±±1.44sg1.44sgのキルマッドが使用されているのキルマッドが使用されている

•• SWFSWFが存在する場合にも同様が存在する場合にも同様

⇒フラクチャー圧力を超えない比重に設定⇒フラクチャー圧力を超えない比重に設定

•• 数種のキルマッドの保管はピットアレンジを制数種のキルマッドの保管はピットアレンジを制限する限する

⇒必要抑圧比重よりも高比重なキルマッドを準⇒必要抑圧比重よりも高比重なキルマッドを準

備し備し希釈によって比重を調整する希釈によって比重を調整する


2222

1.3.3.7 1.3.3.7 バルク容量バルク容量//ミキシング容量ミキシング容量//レートレート

•• バルクタンク容量はリグ上バルクタンク容量はリグ上でで制限を受ける制限を受ける

⇒超大水深掘削時は更に深刻な問題となる⇒超大水深掘削時は更に深刻な問題となる

•• バライトの小搭載量はバライトの小搭載量は1ppg1ppg（（0.12sg0.12sg）以上比）以上比重を上げることができる量である重を上げることができる量である

•• ミキシングラインは、各タンクへの同時添加がミキシングラインは、各タンクへの同時添加が可能なように低でも可能なように低でも22ホッパーホッパー&&22ミキシングミキシングラインが必要ラインが必要

⇒⇒1,000bbl1,000bbl（（160kl160kl））/8Hr/8Hrの作泥能力が必要の作泥能力が必要


2323

1.3.3.8 1.3.3.8 キルマッド比重とサプライ方法キルマッド比重とサプライ方法

•• 通常通常リグ上でリグ上でミキシングミキシング//比重調整される比重調整される

•• ベース泥水はサプライボートより受け入れベース泥水はサプライボートより受け入れ

•• 使用まではリグ上のタンクにストックされる使用まではリグ上のタンクにストックされる

⇒ミキシング作業を陸上施設に移行する事で⇒ミキシング作業を陸上施設に移行する事で

より効率化より効率化

•• 現場へ保管する調泥剤量は作泥現場へ保管する調泥剤量は作泥//調泥分に加えて緊調泥分に加えて緊急分も考慮する急分も考慮する

•• リグ搭載可能量と陸上からの移送時間を考慮した調リグ搭載可能量と陸上からの移送時間を考慮した調泥剤の小保管量を把握する泥剤の小保管量を把握する


2424

1.3.3.9 OBM/SBM1.3.3.9 OBM/SBMでのでのLCMLCMの効果と課題の効果と課題

•• LCMLCMサイズサイズ//組成はモーター使用時に制限される組成はモーター使用時に制限される

•• 通常はファインサイズが推奨される通常はファインサイズが推奨される

⇒サイズ基準はメーカーによって異なる⇒サイズ基準はメーカーによって異なる

•• ツールス通過可能サイズ（ツールス通過可能サイズ（5050～～350350μμmm））

a.a. クルミ粉砕物クルミ粉砕物(F)(F)b.b. 炭酸カルシウム炭酸カルシウム((M)M)～～((C)C)c.c. グラファイト黒鉛粉砕物（グラファイト黒鉛粉砕物（M)M)～～((C)C)


2525

1.3.3.9 OBM/SBM1.3.3.9 OBM/SBMでのでのLCMLCMの効果と課題の効果と課題

•• OBMOBMでのシーページロスには、アスファルト系、でのシーページロスには、アスファルト系、ギルソナイト及びアミン系リグナイトタイプのギルソナイト及びアミン系リグナイトタイプの添加剤が使用される添加剤が使用される

•• SBMSBMにはアスファルトやギルソナイト等の有機にはアスファルトやギルソナイト等の有機炭化水素タイプは使用不可炭化水素タイプは使用不可

•• ミディアム～コースサイズの粒状ミディアム～コースサイズの粒状LCMLCMが効果的が効果的

•• 一般的には粒状一般的には粒状//フレーク状フレーク状//繊維状のコンビネー繊維状のコンビネーションで使用されるションで使用される

•• OBM/SBMOBM/SBMには粉砕繊維物、紙類、セロファンには粉砕繊維物、紙類、セロファン類の使用は乳化剤、湿潤剤、ベース流体を吸収類の使用は乳化剤、湿潤剤、ベース流体を吸収するため推奨されないするため推奨されない


2626

1.3.3.10 1.3.3.10 ガンクスクイズガンクスクイズ//バライトプラグバライトプラグ

•• ガンクスクイズは重度の逸泥に使用され、ガンクスクイズは重度の逸泥に使用され、水との接触で急激なゲルを発生し逸泥層水との接触で急激なゲルを発生し逸泥層をプラグするをプラグする

（一般的な組成）（一般的な組成）

軽油またはシンセティックベース流体に対して軽油またはシンセティックベース流体に対して

ベントナイトベントナイト：： 5757～～114wt/vol %114wt/vol %

清水に対して清水に対して

苛性ソーダ苛性ソーダ：： 0.30.3～～0.60.6wtwt/vol %/vol %リグネートリグネート：： 1.11.1wt/vol %wt/vol %


2727

まとめまとめ

•• 塩類はブラインで貯蔵する事が望ましい塩類はブラインで貯蔵する事が望ましい

•• 調泥剤は掘削分と緊急用を常にストックする調泥剤は掘削分と緊急用を常にストックする

•• 多くの大水深リグは他の設備により搭載量が制多くの大水深リグは他の設備により搭載量が制限されている限されている

•• ミキシングラインはフレキシブルな仕様とするミキシングラインはフレキシブルな仕様とする

•• キルマッドは高比重で作液キルマッドは高比重で作液//保管し、必要比重保管し、必要比重

に希釈（可能であれば陸上よりサプライ）に希釈（可能であれば陸上よりサプライ）


2828

1.3.4 OBM1.3.4 OBM／／SBMSBM

•• 1.3.4.1 1.3.4.1 排出時の環境排出時の環境//規則の影響規則の影響

•• 1.3.4.2 1.3.4.2 ブライン比重許容値ブライン比重許容値

2929

1.3.4.1 1.3.4.1 排出時の環境排出時の環境//規則の影響規則の影響

•• OBMOBMの排出は基本的に規則違反に触れるの排出は基本的に規則違反に触れる

•• SBMSBMを排出する際は、を排出する際は、LC50LC50テストと油膜テストと油膜反射規則（反射規則（Sheen RegulationSheen Regulation）をクリア）をクリア

する必要があるする必要がある

⇒⇒化学物質に化学物質に一定一定時間ばく時間ばく露した露した際の魚際の魚

類に及ぼす影響類に及ぼす影響・・半数致死濃（半数致死濃（LC50LC50））


3030

1.3.4.2 1.3.4.2 ブライン比重許容値ブライン比重許容値

•• WBMWBM使用時はハイドレート生成抑制のため高使用時はハイドレート生成抑制のため高

濃度で塩類が使用される濃度で塩類が使用される

•• 浅層部では高塩分濃度による比重増加が逸泥の浅層部では高塩分濃度による比重増加が逸泥の原因となるため段階的に濃度を調整原因となるため段階的に濃度を調整

•• 坑口装置注入用の低分子グライコールの準備坑口装置注入用の低分子グライコールの準備

•• これらは低塩分濃度下でのハイドレート生成防これらは低塩分濃度下でのハイドレート生成防止にも使用される止にも使用される


3131

1.3.5 OBM/SBM1.3.5 OBM/SBM使用上の留意点使用上の留意点

•• 1.3.5.1 1.3.5.1 ガス溶解性ガス溶解性

•• 1.3.5.2 1.3.5.2 圧縮性圧縮性

•• 1.3.5.3 1.3.5.3 フローチェックフローチェック

•• 1.3.5.4 1.3.5.4 マージンマージン

•• 1.3.5.5 1.3.5.5 温度に対する安定性温度に対する安定性

•• 1.3.5.6 1.3.5.6 泥水性質泥水性質

•• 1.3.5.7 1.3.5.7 キック検知キック検知

3232

1.3.5.1 1.3.5.1 ガス溶解性ガス溶解性

•• 多く多くの地層ガスはの地層ガスはベース流体ベース流体に対してに対して可可溶性を持つ溶性を持つ

•• WBMWBMやブライン中やブライン中への溶解は極小への溶解は極小

•• ガス溶解性は、キック時の循環中、キッガス溶解性は、キック時の循環中、キック検知やガス膨張性について大きな懸念ク検知やガス膨張性について大きな懸念事項となる事項となる

•• SurfaceSurface付近付近でフローが生じるでフローが生じる

•• 少量のキックでも検知できる装置を使用少量のキックでも検知できる装置を使用


3333

1.3.5.1 1.3.5.1 ガス溶解性ガス溶解性

•• LL..PP (Linear (Linear ParaffinsParaffins))⇒⇒ CHCH33--(CH(CH22))nn--CHCH33

•• LAO (Linear Alpha Olefins)LAO (Linear Alpha Olefins)⇒⇒CHCH33--(CH(CH22))nn--CHCH == CHCH22

•• 炭化水素化合物炭化水素化合物((有機化合物有機化合物))の一種の一種

•• 主なガス（メタン等）もパラフィン系炭主なガス（メタン等）もパラフィン系炭化水素化水素((CCnnHH2n2n++22))が元が元

⇒ベース流体に溶解しやすい⇒ベース流体に溶解しやすい


3434

1.3.5.2 1.3.5.2 圧縮性圧縮性

•• OBM/SBMOBM/SBM使用時使用時のの流体圧縮性流体圧縮性

⇒泥水⇒泥水比重の変化比重の変化

トリップ時のピット量トリップ時のピット量やフローやフローの変化の変化

•• 大陸棚や陸上では問題とされないが、大水深で大陸棚や陸上では問題とされないが、大水深では局所的な高圧低温は局所的な高圧低温環境環境が深刻なが深刻な問題となる問題となる

⇒⇒OBM/SBMOBM/SBMの場合、の場合、大水深大水深//大深度での掘削に大深度での掘削に

おいてさらに深刻おいてさらに深刻

•• 圧縮性はゲル値の回復にも影響圧縮性はゲル値の回復にも影響

⇒圧力伝達にタイムラグが生じ、チョークコン⇒圧力伝達にタイムラグが生じ、チョークコン

トロールを複雑にするトロールを複雑にする


3535

1.3.5.2 1.3.5.2 圧縮性圧縮性 ((温度と圧力の影響温度と圧力の影響))

Volume↓

Density ↑

Volume↑

Density ↓

Temperature↑Pressure↑

Volume?

Density ??

Pressure↑

Temperature↑


3636

1.3.5.2 1.3.5.2 圧縮性圧縮性 ((ピットレベルの変化ピットレベルの変化))

7575.5

7676.5

7777.5

7878.5

7979.5

80

21 27 30 31 32 34 35 36.3 38Tempera ture(℃)

Pit L

evel

(KL)


3737

1.3.5.2 1.3.5.2 圧縮性圧縮性 ((ベース流体ベース流体))

0.70

0.72

0.74

0.76

0.78

0.80

0.82

0.84

0.86

0 100 200 300 400 500 600pressure (psi)

dens

ity (k

g/l)

20°C30°C50°C70°C90°C110°C130°C150°C


3838

1.3.5.3 1.3.5.3 フローチェックフローチェック

•• ドリリングブレーク時やトリップ前後に実施ドリリングブレーク時やトリップ前後に実施

•• 圧縮性を考慮した詳細な記録を取る圧縮性を考慮した詳細な記録を取る

•• バルーニングやキック発生時にはその記録がバルーニングやキック発生時にはその記録が重要な参考資料となる重要な参考資料となる


3939

1.3.5.1.3.5.44 マージンマージン

•• 水深が深くなるほど水深が深くなるほど泥水比重のマージンは減少泥水比重のマージンは減少

•• MWMW==FPFPPPではでは循環開始後にアニュラス圧力損失循環開始後にアニュラス圧力損失

により逸泥が発生により逸泥が発生

•• MWMW<<FPPFPPではではフローフロー or or キックがキックが発生発生

•• 大水深掘削の浅層部大水深掘削の浅層部のの地層破壊圧力地層破壊圧力は劇的に低は劇的に低いい

•• OBM/SBMOBM/SBMは温度による影響を受けやすいは温度による影響を受けやすい


4040

1.3.5.5 1.3.5.5 温度に対する安定性温度に対する安定性

•• 大水深掘削大水深掘削ではでは大坑底温度（大坑底温度（120120～～150150℃℃））からから海底面温度（海底面温度（22～～66℃℃））両方で両方で

の安定性が必要の安定性が必要

•• ECDECD、ホールクリーニング、圧力損失、ホールクリーニング、圧力損失ななどのどのCalculation SoftwareCalculation Softwareが必要が必要

•• ポンプ開始時は循環温度が回復するまでポンプ開始時は循環温度が回復するまで低レートでポンプする低レートでポンプする


4141

1.3.5.5 1.3.5.5 温度に対する安定性温度に対する安定性

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 10 20 30 40temperature(°C)

visc

osity

(mm

²/s)

EsterHDF 2000EDC 95-11EDC 99-DWn-paraffine

各ベース流体の粘性に対する温度の影響


4242

1.3.5.1.3.5.66 泥水性質泥水性質

•• 広範囲の環境下でも掘削が行えるように広範囲の環境下でも掘削が行えるように安定維持する安定維持する

•• 低温環境における泥水性質把握のための低温環境における泥水性質把握のための測定機器の適化を行う測定機器の適化を行う

•• デイレート削減のためにも泥水特性のデイレート削減のためにも泥水特性の適化を計画する適化を計画する


4343

1.3.5.1.3.5.66 泥水性質泥水性質

•• 広範囲の環境下でも掘削が行えるように安定維広範囲の環境下でも掘削が行えるように安定維持する持する

•• ブレークサーキュレーションブレークサーキュレーション⇒低ポンプレートでパイプの回転、管動をゆっ⇒低ポンプレートでパイプの回転、管動をゆっくりと行うくりと行う

•• 揚降管速度揚降管速度⇒地層圧量、坑内状況、掘削編成、泥水性質を⇒地層圧量、坑内状況、掘削編成、泥水性質を考慮して計画する考慮して計画する

•• コンピューターモデリングコンピューターモデリング⇒⇒ECDECD管理、ビットノズルの選択、ポンプライ管理、ビットノズルの選択、ポンプライナーの選択に必要不可欠ナーの選択に必要不可欠


4444

1.3.5.1.3.5.66 泥水性質泥水性質

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

1.45 1.5 1.55 1.6 1.65 1.7 1.75Equivalent Mud Weight, SG

Mea

sured Dep

th, m

Swab @ 39.00 ft/minSwab @ 59.00 ft/minSwab @ 79.00 ft/minSwab @ 99.00 ft/minSurge @ 39.00 ft/minSurge @ 59.00 ft/minSurge @ 79.00 ft/minSurge @ 99.00 ft/min

コンピューターモデリングの一例コンピューターモデリングの一例


4545

1.3.5.1.3.5.77 キック検知キック検知

•• 侵入流体が少量であれば通常の手順で侵入流体が少量であれば通常の手順でウェルコントロールが可能ウェルコントロールが可能

•• 侵入流体が多量の場合、アンダーグラウ侵入流体が多量の場合、アンダーグラウンドフローが生じるケースが多いンドフローが生じるケースが多い

•• マッドロギングとデータエンジニアの役マッドロギングとデータエンジニアの役割は非常に重要割は非常に重要

•• システムボリュームが膨大な場合は、よシステムボリュームが膨大な場合は、より高精度なフロー検知装置を設置するり高精度なフロー検知装置を設置する


4646

まとめまとめ

•• 温度温度//圧力による圧縮性とガス溶解性によりキッ圧力による圧縮性とガス溶解性によりキッ

クの検知が困難クの検知が困難

⇒高精度なフロー検知器の設置と厳重な監視⇒高精度なフロー検知器の設置と厳重な監視

•• 低温環境下での低温環境下でのECDECD増加に伴うマージンの減少増加に伴うマージンの減少

⇒コンピューターモデルによる解析⇒コンピューターモデルによる解析

•• ブレークサーキュレーションとより綿密なフブレークサーキュレーションとより綿密なフローチェックの慣例化ローチェックの慣例化

⇒逸泥防止及びキック検知に非常に有効⇒逸泥防止及びキック検知に非常に有効


4747

1.3.6 1.3.6 一般留意事項一般留意事項

•• 1.3.6.1 1.3.6.1 ハイドレート生成防止ハイドレート生成防止

•• 1.3.6.2 1.3.6.2 バライトプラグバライトプラグ

•• 1.3.5.3 1.3.5.3 スペーサースペーサー

•• 1.3.6.4 LCM1.3.6.4 LCM組成組成

ここでは大水深掘削における一般留意点を以下の点について述べる

4848

1.3.6.1 1.3.6.1 ハイドレート生成防止ハイドレート生成防止

•• 低温高圧環境下の低温高圧環境下のWBMWBM中で形成する傾向にある中で形成する傾向にある

•• 坑口装置をプラグし、坑口装置をプラグし、ウェルコントロールの障ウェルコントロールの障害となる害となる

•• 大水深掘削における海底面の温度と圧力は、ハ大水深掘削における海底面の温度と圧力は、ハイドレート形成に充分な条件であるイドレート形成に充分な条件である

•• ハイドレート形成防止のためハイドレート形成防止のためのの塩塩類、アルコー類、アルコール、グライコール、グリセリンの添加には濃度ル、グライコール、グリセリンの添加には濃度限界がある限界がある


4949

1.3.6.1 1.3.6.1 ハイドレート生成防止ハイドレート生成防止

•• WBMWBMは高塩分濃度とするは高塩分濃度とする

⇒⇒ClCl--濃度濃度をを180,000mg/L180,000mg/L以上以上にするにする

•• 浅層では比重増加に起因する逸泥浅層では比重増加に起因する逸泥がが懸念懸念

⇒⇒塩分濃度塩分濃度はは段階的に上げることを推奨段階的に上げることを推奨

•• 坑口装置注入用の坑口装置注入用のハイドレート生成抑制流体をハイドレート生成抑制流体をストックストック(Ex : PPG,EG,(Ex : PPG,EG,グリセリングリセリンetcetc……..)..)

•• 海底面における温度圧力環境下でのハイドレー海底面における温度圧力環境下でのハイドレート形成予測ソフトウェアト形成予測ソフトウェアの使用の使用


5050

1.3.6.2 1.3.6.2 バライトプラグバライトプラグ

•• 坑底内の浸入流体を止めるのに効果的な技法坑底内の浸入流体を止めるのに効果的な技法

•• これらは侵入層の上に弱い層がある場合や浸入これらは侵入層の上に弱い層がある場合や浸入流体をさらに防止するために高比重ピルが必要流体をさらに防止するために高比重ピルが必要な時に使用されるな時に使用される

•• プラグの比重と沈澱速度に影響を与えるプラグの比重と沈澱速度に影響を与える要因要因：：

a.a.加重剤の比重加重剤の比重b.b.水の鮮度水の鮮度c.c.スラリーのスラリーのpHpHd.d.邂逅剤（分散剤）の濃度邂逅剤（分散剤）の濃度


5151


•• も重要なのはスラリーの比重も重要なのはスラリーの比重•• 加重剤の粒子が相互干渉し沈澱に支障をきたす加重剤の粒子が相互干渉し沈澱に支障をきたす

⇒⇒バライトの場合の大比重はバライトの場合の大比重は16.0ppg16.0ppg（（1.92sg1.92sg））ヘマタイトの場合ヘマタイトの場合の大比重はの大比重は18.0ppg18.0ppg（（2.16sg2.16sg））

•• スラリーを低粘性に調整するために；スラリーを低粘性に調整するために；⇒⇒リグノスルフォネートリグノスルフォネート：：0.6%0.6%、、pHpH：：9.09.0～～10.010.0⇒⇒ポリアクリル酸ソーダ：ポリアクリル酸ソーダ：0.050.05～～0.1%0.1%、、pHpH：：10.010.0～～11.011.0

•• またまたSAAPSAAP（（Sodium Acid Pyrophosphate)Sodium Acid Pyrophosphate)：酸：酸性ピロリン酸ソーダ）のような性ピロリン酸ソーダ）のようなリンリン酸系分散剤が酸系分散剤が少量使用される場合もある少量使用される場合もある


5252


非水系泥水でも行なわれ非水系泥水でも行なわれるる

湿潤剤によってバライトをオイルウェットにす湿潤剤によってバライトをオイルウェットにする必要があるる必要がある

プラグの長さは浸入度合いと逸泥層の位置によプラグの長さは浸入度合いと逸泥層の位置により決定されるり決定される

プラグ長（プラグ長（LL）は以下のように計算される）は以下のように計算される

LL＝沈澱されるプラグ長＝沈澱されるプラグ長 [ft][ft]sxsx＝加重剤の袋数＝加重剤の袋数

S.G.S.G.＝加重剤の比重＝加重剤の比重

VRVR＝＝1ft1ftあたりの坑内容量あたりの坑内容量

L = sx of weight material

S.G * VR * 3.5


5353

1.3.6.3 1.3.6.3 スペーサースペーサー

•• 主に坑内及び循環システムの流体を主に坑内及び循環システムの流体を異なる流体に入替える際に使用異なる流体に入替える際に使用

•• 入替えは通常入替えは通常CSGCSG管内で行われる管内で行われる

•• 間接法と直接法がある間接法と直接法がある

•• 間接法は大量の水間接法は大量の水//ブラインを使用ブラインを使用


5454

1.3.6.3 1.3.6.3 スペーサースペーサー

•• 準備作業準備作業//入替え手順入替え手順

•• スペーサーの選定スペーサーの選定

•• WBMWBM⇒⇒OBM/SBMOBM/SBMへの入替えへの入替え

•• OBM/SBMOBM/SBM⇒⇒WBMWBMへの入替えへの入替え

•• WBMWBM⇒⇒仕上げ流体への入替え仕上げ流体への入替え

•• OBM/SBMOBM/SBM⇒⇒仕上げ流体への入替え仕上げ流体への入替え


5555

1.3.6.3 1.3.6.3 スペーサースペーサー

入替え手順入替え手順全てのライン、マニホールド、タンクを洗浄全てのライン、マニホールド、タンクを洗浄

置換効率を向上させるため既存泥水の粘性は置換効率を向上させるため既存泥水の粘性は小とする小とする

既存流体・置換流体によってスペーサーを選定既存流体・置換流体によってスペーサーを選定するする

入替え中は入替え中はドリルパイプの回転ドリルパイプの回転・管動・管動を行なうを行なう

フローレートフローレートをを乱流に、フローパターン乱流に、フローパターンををフフラットラットにするにする

チョーク・キルラインも置換泥水に入替えるチョーク・キルラインも置換泥水に入替える


5656

1.3.6.3 1.3.6.3 スペーサースペーサー

スペーサーの選定スペーサーの選定

•• 比重は比重は置換流体置換流体とと同様か若干高く設定同様か若干高く設定

⇒通常⇒通常0.1sg0.1sg高く設定する高く設定する

•• スペーサースペーサーコラムコラムはアニュラス長はアニュラス長でで600ft600ft（約（約180m180m）以上）以上

•• もし二つのもし二つのスペーサースペーサー比重が異なる場合比重が異なる場合は、坑内でのは、坑内での置換効率向上のため置換効率向上のため低比重低比重流体の後に高比重流体を流体の後に高比重流体をセッティングすセッティングするる


5757

1.3.6.3 1.3.6.3 スペーサースペーサーWBMWBM⇒⇒OBM/SBMOBM/SBMへの入替えへの入替え

1. 1. 加重加重高粘性高粘性バイオポリマー流体バイオポリマー流体

2. 2. 高粘性のオイル高粘性のオイル

3.3. OBM/SBMOBM/SBM

((国内実績国内実績))高粘性高粘性SBMSBMのみで問題は生じていないのみで問題は生じていない


5858

1.3.6.3 1.3.6.3 スペーサースペーサーOBM/SBMOBM/SBM⇒⇒WBMWBMへの入替えへの入替え

1.1. 高粘性スペーサー高粘性スペーサー

2.2. 加重された粘性流体加重された粘性流体

3.3. WBMWBM

((国内実績国内実績))1.1. 高粘性高粘性SBMSBM2.2. 置換流体置換流体++界面活性剤界面活性剤


5959

1.3.6.3 1.3.6.3 スペーサースペーサー

WBMWBM⇒⇒仕上げ流体仕上げ流体

フィルタリング済み仕上げ流体フィルタリング済み仕上げ流体44

高粘性溶液（高粘性溶液（1.4%1.4%ザンサンガム）ザンサンガム）

22％湿潤剤（％湿潤剤（CSGCSG及び及びTBGTBGの完全湿潤）の完全湿潤）

アニュラスにおけるアニュラスにおける1010分間以上の接触時間分間以上の接触時間

332.52.5％分散邂逅剤溶液（ベントナイト粒子洗浄）％分散邂逅剤溶液（ベントナイト粒子洗浄）22

清水（必要に応じ比重をつける）清水（必要に応じ比重をつける）

2%2%海面活性剤海面活性剤

1.41.4％苛性ソーダ％苛性ソーダ

11DescriptionDescriptionStepStep


6060

1.3.6.3 1.3.6.3 スペーサースペーサーOBM/SBMOBM/SBM⇒⇒仕上げ流体仕上げ流体

清水（必要に応じ比重をつける）清水（必要に応じ比重をつける）

2%2%海面活性剤海面活性剤

泥水より高い比重と粘性泥水より高い比重と粘性


22

フィルタリング済み仕上げ流体フィルタリング済み仕上げ流体66Brine SpacerBrine Spacer（界面活性剤入り）（界面活性剤入り）55

BrineBrine（アニュラス（アニュラス240m240m分）分）

Stage.3Stage.3ととStage5Stage5の干渉用の干渉用

44

高粘性溶液（比重無し）高粘性溶液（比重無し）F/F/VisVis : 60: 60～～80sec/qt80sec/qt2%2%海面活性剤海面活性剤


33

ベース流体ベース流体151151～～20bbl.Stage.220bbl.Stage.2のためののためのSpacerSpacer11

DescriptionDescriptionStepStep


6161

1.6.3.4 LCM1.6.3.4 LCMの組成の組成

LCMLCMデザインはデザインは逸泥規模により決定される逸泥規模により決定される

逸泥規模に応じ、バックグラウンド逸泥規模に応じ、バックグラウンドLCMLCM、ス、スポット、スクイズを使い分けるポット、スクイズを使い分ける

シーページロスシーページロスでのでの粒状粒状LCMLCMサイズは空隙率のサイズは空隙率の平方根が基準とされる平方根が基準とされるExEx : : 砂層における空隙率が砂層における空隙率が180180ミリダルシーミリダルシー⇒⇒セルロース、炭酸カセルロース、炭酸カルシウム、クルミの殻などのルシウム、クルミの殻などのLCMLCMでで1313ミクロンが適正ミクロンが適正

逸泥層の開口空隙径の逸泥層の開口空隙径の1/31/3、またはそれ以下のサ、またはそれ以下のサイズのイズのLCMLCMで閉塞で閉塞できる（できる（1/31/3ルール）ルール）

1/101/10以下以下ではでは閉塞できない閉塞できない


6262

LCMLCM組成表（例）組成表（例）

CelluloseCelluloseWood fiberWood fiberPulverized Pulverized formicaformica

FibrousFibrous

CellophaneCellophaneMicaMicaCottonseed hullsCottonseed hulls

FlakeFlake

Nut PlugNut PlugCalcium CarbonateCalcium CarbonateGraphiteGraphite

GranularGranular

Examples of LCM TypeExamples of LCM Type5.75.7--7.17.12020--25252.92.9--4.34.31010--151500--1.41.400--55FibrousFibrous2.92.9--4.34.31010--15151.41.4--2.92.955--10101.41.4--2.92.955--1010FlakeFlake5.75.7--7.17.12020--25252.92.9--4.34.31010--15151.41.4--2.92.955--1010GranularGranular

%%ppbppb%%ppbppb%%ppbppbSevereSevereModerateModerateSeepageSeepageLCM TypeLCM Type


6363

1.6.3.4 LCM1.6.3.4 LCMの組成の組成

補足補足

33種の形状の種の形状のLCMLCMが混合されたパッケージが混合されたパッケージ

があると合理的があると合理的

フラクチャーやガマ状な空洞での大逸泥フラクチャーやガマ状な空洞での大逸泥には鉱物性の繊維が効果的には鉱物性の繊維が効果的

⇒ホッパーからの添加は困難⇒ホッパーからの添加は困難

⇒⇒10ppb(3%)10ppb(3%)以上では添加自体が困難以上では添加自体が困難


6464

まとめまとめ

•• ハイドレート生成抑制には高塩分濃度とハイドレート生成抑制には高塩分濃度とグライコール、グリセリンが有効グライコール、グリセリンが有効

•• バライトプラグは逸泥バライトプラグは逸泥//侵入流体抑止の両侵入流体抑止の両

方に使用される方に使用される

•• スペーサーは用途により選択するスペーサーは用途により選択する

•• LCMLCMの規格はメーカーにより異なるの規格はメーカーにより異なる

•• LCMLCM形状とサイズをコンビネーションで形状とサイズをコンビネーションで

使用する事が重要使用する事が重要


6565

おわりおわり

1.3 drilling fluid considerations - 石油技術協会‡’pwd (pressure while drilling) の使用...

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