معجم المصطلحات الفنية مستعمل في Drilling & Well Completion: Cushion (underbalance)

Cushion (underbalance)

وسادة الضغط (التوازن السالب): شبكة أمان حيوية في التحكم في البئر

في بيئة الضغط العالي لحفر النفط والغاز، فإن الحفاظ على التحكم في البئر أمر بالغ الأهمية لضمان السلامة والكفاءة التشغيلية. أحد المفاهيم الرئيسية لتحقيق هذا التحكم هو الوسادة، المعروفة أيضًا باسم التوازن السالب. يشير هذا المصطلح إلى حالة محددة حيث يكون الضغط الهيدروستاتيكي لعمود سائل الحفر أقل من ضغط التكوين الذي يتم حفره. هذا التوازن السالب المتحكم به يخلق هامش أمان عن طريق منع تدفق السوائل غير المنضبط من التكوين إلى بئر الحفر.

فيما يلي تفصيل لعناصر وسادة الضغط الرئيسية:

  • عمود السائل: سائل الحفر، والذي يكون بشكل أساسي الطين، يشكل عمودًا في بئر الحفر. يعمل وزنه على إحداث ضغط هيدروستاتيكي يعمل ضد ضغط التكوين.
  • الهامش: الفرق بين ضغط التكوين والضغط الهيدروستاتيكي لسائل الحفر هو وسادة الضغط أو التوازن السالب.
  • التحكم في البئر: تضمن وسادة الضغط المحافظة عليها بعناية أن ضغط التكوين يظل تحت السيطرة، مما يمنع تدفق سوائل التكوين غير المنضبط إلى بئر الحفر. هذا يقلل من مخاطر الانفجارات، والتي يمكن أن تكون خطرة وتضر بالأجهزة والبيئة.
  • أنواع وسادة الضغط:
    • وسادة وزن الطين: هذا هو النوع الأكثر شيوعًا، والذي يتم تحقيقه عن طريق تعديل كثافة طين الحفر. يزيد زيادة وزن الطين من الضغط الهيدروستاتيكي، مما يخلق وسادة ضغط أكبر.
    • وسادة عمود الغاز: في بعض الحالات، يمكن استخدام عمود من الغاز لإنشاء توازن سالب. تُستخدم هذه الطريقة عادةً عند الحفر عبر التكوينات ذات النفاذية المنخفضة.

فوائد وسادة الضغط (التوازن السالب):

  • تحسين التحكم في البئر: يمنع تدفق السوائل غير المنضبط، مما يقلل من مخاطر الانفجارات.
  • تحسين كفاءة الحفر: يمكّن من معدلات حفر أسرع واحتراق أفضل.
  • تقليل تلف التكوين: يقلل من احتمالية تلف التكوين بسبب غزو السوائل.
  • زيادة السلامة: يخلق بيئة عمل أكثر أمانًا للموظفين.

التحديات المرتبطة بـ وسادة الضغط (التوازن السالب):

  • التحكم في ضغط التكوين: يتطلب الحفاظ على وسادة الضغط الصحيحة مراقبة دقيقة وتعديلات على كثافة سائل الحفر أو حجم عمود الغاز.
  • استقرار بئر الحفر: يمكن أن يزيد التوازن السالب من مخاطر عدم استقرار بئر الحفر، مما يتطلب اتخاذ تدابير لضمان سلامة الحفرة.
  • احتمالية حدوث ضربة: على الرغم من أن وسادة الضغط تمنع التدفق غير المنضبط، إلا أن التغيير المفاجئ في ضغط التكوين أو معلمات الحفر يمكن أن يؤدي إلى "ضربة"، حيث تدخل سوائل التكوين إلى بئر الحفر.

تُعد وسادة الضغط (التوازن السالب) جانبًا أساسيًا من جوانب التحكم في البئر، تتطلب تخطيطًا دقيقًا ومراقبة وتعديلات. من خلال إدارة الفرق بين ضغط سائل الحفر والتكوين، يمكن للمشغلين إنشاء بيئة حفر آمنة وكفاءة.

يُعد فهم وسادة الضغط أمرًا أساسيًا لأي شخص يعمل في عمليات حفر النفط والغاز، من المهندسين إلى طاقم الحفر. مع استمرار تطور تكنولوجيا الحفر، تظل أهمية استراتيجيات التحكم الفعالة في البئر، بما في ذلك استخدام وسادة الضغط، أمرًا بالغ الأهمية.


Test Your Knowledge

Cushion (Underbalance) Quiz

Instructions: Choose the best answer for each question.

1. What is the primary purpose of cushion (underbalance) in well control? a) To increase the weight of the drilling fluid. b) To prevent uncontrolled fluid influx from the formation. c) To reduce the risk of wellbore instability. d) To enhance drilling efficiency.

Answer

b) To prevent uncontrolled fluid influx from the formation.

2. What is the relationship between the hydrostatic pressure of the drilling fluid and the formation pressure when cushion is maintained? a) Hydrostatic pressure is greater than formation pressure. b) Hydrostatic pressure is equal to formation pressure. c) Hydrostatic pressure is less than formation pressure. d) There is no specific relationship.

Answer

c) Hydrostatic pressure is less than formation pressure.

3. Which of the following is NOT a benefit of cushion (underbalance)? a) Reduced formation damage. b) Increased drilling efficiency. c) Improved wellbore stability. d) Enhanced safety.

Answer

c) Improved wellbore stability.

4. What is a "kick" in the context of cushion (underbalance)? a) A sudden loss of hydrostatic pressure. b) A sudden increase in drilling fluid density. c) A sudden influx of formation fluids into the wellbore. d) A sudden decrease in drilling rate.

Answer

c) A sudden influx of formation fluids into the wellbore.

5. How can a mud weight cushion be achieved? a) Increasing the volume of drilling fluid. b) Decreasing the density of the drilling fluid. c) Increasing the density of the drilling fluid. d) Reducing the size of the drill bit.

Answer

c) Increasing the density of the drilling fluid.

Cushion (Underbalance) Exercise

Scenario:

You are a drilling engineer overseeing a well where the formation pressure is measured to be 4000 psi. The current drilling fluid density is 12 lb/gal, which creates a hydrostatic pressure of 3600 psi.

Task:

  1. Calculate the current cushion (underbalance) in psi.
  2. Explain whether the current cushion is sufficient for safe drilling operations.
  3. Suggest an action to be taken if the cushion is insufficient and explain how it will address the issue.

Exercice Correction

1. **Current cushion:** * Formation Pressure: 4000 psi * Hydrostatic Pressure: 3600 psi * Cushion = Formation Pressure - Hydrostatic Pressure = 4000 psi - 3600 psi = 400 psi. 2. **Sufficiency of the Cushion:** * The cushion of 400 psi is a positive value, indicating that the hydrostatic pressure of the drilling fluid is less than the formation pressure. This is a good indication of an underbalanced condition and provides a safety margin. However, the adequacy of the cushion depends on the specific formation and well conditions. A larger cushion might be needed to manage potential pressure fluctuations or reduce the risk of a kick. 3. **Action to take if cushion is insufficient:** * If the cushion is considered insufficient, increasing the density of the drilling fluid would be the most common solution. By increasing the density, the hydrostatic pressure will increase, thereby increasing the cushion and providing better control over the formation pressure. * For example, increasing the mud weight to 13 lb/gal would increase the hydrostatic pressure to 3900 psi, resulting in a cushion of 100 psi (4000 psi - 3900 psi).


Books

  • Fundamentals of Petroleum Engineering by D.W. Green (Covers well control principles, including underbalance drilling)
  • Drilling Engineering by R.E. Williamson (In-depth discussion on well control, drilling fluids, and pressure management)
  • Well Control: A Practical Guide by R.L. Reed (Focused on well control procedures and best practices, including underbalance drilling techniques)
  • The Petroleum Engineer's Guide to Well Control by T.D. Graves (Provides practical guidance on well control operations, including underbalance strategies)

Articles

  • Underbalance Drilling: A Review of the Techniques and Challenges by A.F. Akinyemi (An overview of underbalance drilling techniques and associated challenges)
  • Underbalance Drilling: A Case Study in the North Sea by M. Jansen (Presents a real-world application of underbalance drilling in a specific field)
  • Managing Risks Associated with Underbalance Drilling by J. Smith (Focuses on risk management strategies for underbalance drilling operations)
  • The Role of Underbalance Drilling in Reservoir Stimulation by S. Kumar (Examines the use of underbalance drilling for reservoir stimulation)

Online Resources

  • SPE (Society of Petroleum Engineers): https://www.spe.org/ - Access numerous technical articles, presentations, and research related to well control and underbalance drilling.
  • IADC (International Association of Drilling Contractors): https://www.iadc.org/ - Offers resources on drilling practices, well control, and safety standards.
  • API (American Petroleum Institute): https://www.api.org/ - Provides standards and guidelines for well control and drilling operations.
  • Oil and Gas Journal: https://www.ogj.com/ - A valuable resource for industry news, technical articles, and market analysis, including articles related to underbalance drilling.

Search Tips

  • Use specific keywords: "underbalance drilling," "cushion drilling," "well control underbalance," "formation pressure management," "drilling fluid density," "kick detection," "underbalance techniques."
  • Combine keywords with industry terms: "underbalance drilling offshore," "underbalance drilling shale," "underbalance drilling unconventional reservoirs."
  • Include location or region: "underbalance drilling North Sea," "underbalance drilling Gulf of Mexico."
  • Utilize filters: Use Google Scholar for academic papers, or filter by "news" or "videos" for different types of content.
مصطلحات مشابهة
  • Cushion Gas غاز الوسادة: عنصر حيوي في الح…
  • Water Cushion وسادة الماء: أداة أساسية في ع…
الأكثر مشاهدة

Comments


No Comments
POST COMMENT
captcha
إلى