運動能力の漸進的な向上を積み重ねることで、勝利を収めるチームを作り上げることができることは、よく知られています。油田事業も例外ではなく、この潜在能力を活用して不必要な介入コストを削減することが重要です。石油価格に関わらず、私たちは業界として、可能な限り効率化を図るという経済的・社会的圧力に直面しています。
現在の環境下において、既存の油井に再導入・分岐掘削を行うことで、既存資産から最後の1バレルの石油を採掘することは、費用対効果の高い賢明な戦略です。ただし、費用対効果の高い方法で実施できる場合に限ります。コイルドチュービング掘削（CT）は、従来の掘削と比較して多くの分野で効率を向上させる、あまり活用されていない技術です。この記事では、事業者がCTDによる効率向上を活用してコストを削減する方法について説明します。
コイルドチュービング（CTD）掘削技術は、アラスカと中東でそれぞれ異なるニッチな成功を収めています（図1）。北米では、この技術はまだ広く普及していません。ドリルレス掘削とも呼ばれるこの技術は、CTD技術を用いてパイプライン背後のバイパス埋蔵量を低コストで抽出する方法を示しています。場合によっては、新しい分岐の回収期間は数か月で測定できます。CTDは低コストの用途に使用できるだけでなく、CTが持つアンダーバランス操作における固有の利点により、枯渇した油田における各坑井の成功率を大幅に向上させる運用上の柔軟性が得られます。
CTDは、枯渇した従来型の油田・ガス田における生産量増加のため、アンダーバランス掘削に利用されてきました。この技術は、中東の低浸透性貯留層で大きな成功を収めており、ここ数年でCTDリグの数が徐々に増加しています。アンダーバランスCTDは、新規井または既存井から再導入可能です。CTDが複数年にわたって適用され成功を収めたもう一つの大きな事例は、アラスカ州ノーススロープです。CTDは、古い井を低コストで再稼働させ、生産量を増加させる手段を提供しています。この技術により、ノーススロープの生産者が利用できるマージンバレル数が大幅に増加します。
効率性の向上はコスト削減につながります。CTDは、従来の掘削方法よりも費用対効果が高いと言える理由は2つあります。第一に、バレル当たりの総コスト、つまり新規のインフィル井よりもCTDによるリエントリーが少ないことが挙げられます。第二に、コイルドチュービングの適応性により、坑井コストの変動性が低減します。以下は、CTDの様々な効率性とメリットです。
一連の作業手順。リグを使わずに掘削を行う、すべての作業にCTDを使用する、またはワークオーバーリグとコイルドチュービングを組み合わせることが可能です。プロジェクトの実施方法は、その地域のサービスプロバイダーの可用性と経済性によって決定されます。状況に応じて、ワークオーバーリグ、ワイヤーラインリグ、コイルドチュービングを使用することで、稼働時間とコストの面で多くのメリットが得られます。一般的な手順は以下のとおりです。
ステップ3、4、5はCTDパッケージを使用して実行できます。残りの段階はオーバーホールチームが実施する必要があります。ワークオーバーリグの費用が比較的安価な場合は、CTDパッケージを設置する前にケーシング出口の設置作業を実施できます。これにより、CTDパッケージの費用は、最大限の価値が提供できた場合にのみ支払われます。
北米における最善の解決策は、通常、CTDパッケージの導入前に、ワークオーバーリグを用いて複数の坑井でステップ1、2、3を実行することです。CTD作業は、ターゲット層の状態にもよりますが、最短で2～4日で完了します。そのため、CTD作業の後にオーバーホールブロックを実施し、その後CTDパッケージとオーバーホールパッケージを並行して実行することができます。
使用する機器と作業手順を最適化することは、全体的な運用コストに大きな影響を与える可能性があります。コスト削減の対象となる箇所は、作業場所によって異なります。場合によっては、ワークオーバーユニットを用いた掘削レス作業が推奨されますが、場合によっては、コイルドチュービングユニットを用いてすべての作業を行うのが最善の解決策となることもあります。
場所によっては、流体返送システムを2つ用意し、最初の井戸の掘削時に2つ目のシステムを設置する方が費用対効果が高い場合があります。最初の井戸から排出された流体は、掘削パッケージによって2つ目の井戸に移送されます。これにより、井戸1つあたりの掘削時間が最小限に抑えられ、コストも削減されます。フレキシブルパイプの柔軟性により、稼働時間の最大化とコストの最小化を図るための最適な計画が可能になります。
比類のない圧力制御能力。CTDの最も顕著な機能は、坑井内圧力の精密制御です。コイルドチュービングユニットはアンダーバランス運転用に設計されており、アンダーバランス掘削とアンダーバランス掘削の両方でBHPチョークを標準装備しています。
前述の通り、掘削作業から制御された圧力オーバーバランス作業、そしてアンダーバランス作業へと迅速に切り替えることも可能です。かつては、CTDの掘削可能な横方向の長さには限界があると考えられていました。現在では、横断方向の長さが7,000フィートを超えるアラスカ北斜面での最近のプロジェクトからもわかるように、制限は大幅に増加しています。これは、BHA（Bass-Hardware and Hazards）において、連続回転ガイド、大径コイル、そしてリーチの長いツールを使用することで実現できます。
CTDパッケージに必要な機器。CTDパッケージに必要な機器は、貯留層とドローダウンの選択が必要かどうかによって異なります。変更は主に流体の戻り側で発生します。ポンプ内にシンプルな窒素注入接続部を簡単に設置でき、必要に応じて二段掘削に切り替えることができます（図3）。窒素ポンプは米国のほとんどの地域で容易に移動可能です。アンダーバランス掘削作業に切り替える必要がある場合は、運用の柔軟性を確保し、コストを削減するために、裏側でより綿密なエンジニアリングが必要です。
防噴装置スタックの下流側にある最初のコンポーネントはスロットルマニホールドです。これは、すべてのCT掘削作業において、坑底圧力を制御するために使用される標準装置です。次の装置はスプリッターです。オーバーバランス作業において、ドローダウンが予測されない場合は、シンプルな掘削ガスセパレーターを使用できます。坑井制御状況が改善しない場合は、このセパレーターをバイパスすることができます。ドローダウンが予想される場合は、最初から3相または4相セパレーターを構築するか、掘削を中止して完全なセパレーターを設置することができます。このデバイダーは、安全な距離に設置された信号フレアに接続する必要があります。
セパレーターの後には、ピットとして使用されるタンクがあります。可能であれば、これらはシンプルなオープントップのフラクチャリングタンクまたは生産タンクファームにすることができます。CTD を再挿入する際のスラッジの量が少ないため、シェーカーは必要ありません。スラッジはセパレーター内または水圧破砕タンクの 1 つに沈殿します。セパレーターを使用しない場合は、タンク内にバ​​ッフルを設置して、セパレーターの堰溝を分離しやすくします。次のステップは、最終ステージに接続された遠心分離機を作動させ、再循環前に残りの固形物を除去することです。必要に応じて、タンク/ピットシステムに混合タンクを組み込み、シンプルな固形物を含まない掘削流体システムを混合するか、場合によっては事前に混合された掘削流体を購入することもできます。最初の井戸の後、混合された泥を井戸間で移動させ、泥システムを使用して複数の井戸を掘削することができるため、混合タンクは 1 回設置するだけで済みます。
掘削流体に関する注意事項。CTDに適した掘削流体にはいくつかの選択肢があります。重要なのは、固体粒子を含まないシンプルな液体を使用することです。正圧または制御圧アプリケーションでは、ポリマーを含む抑制塩水が標準です。この掘削流体は、従来の掘削リグで使用される掘削流体よりも大幅に安価である必要があります。これにより、運用コストが削減されるだけでなく、損失が発生した場合の追加的な損失関連コストも最小限に抑えられます。
アンダーバランス掘削では、二相掘削流体または単相掘削流体のいずれかを使用します。これは、貯留層圧力と坑井設計によって決定されます。アンダーバランス掘削に使用される単相流体は、通常、水、塩水、油、またはディーゼルです。これらの流体は、窒素を同時に注入することでさらに軽量化できます。
アンダーバランス掘削は、表層部の損傷や堆積を最小限に抑えることで、システムの経済性を大幅に向上させることができます。単相掘削流体を使用した掘削は、一見コストが低いように見えるかもしれませんが、表層部の損傷を最小限に抑え、コストのかかる刺激を排除することで、オペレーターは経済性を大幅に向上させることができ、最終的には生産量の増加につながります。
BHAに関する注意事項。CTD用のボトムホールアセンブリ（BHA）を選択する際には、考慮すべき重要な要素が2つあります。前述のように、構築時間と展開時間は特に重要です。したがって、最初に考慮すべき要素はBHAの全長です（図4）。BHAは、メインバルブを完全に通過し、かつエジェクターをバルブからしっかりと固定できる程度の長さである必要があります。
展開手順は、BHAを坑井内に設置し、インジェクターとルブリケータを坑井上に設置し、BHAを地上ケーブルヘッドに組み立て、BHAをルブリケータ内に引き込み、インジェクターとルブリケータを坑井内に戻し、接続部を構築するというものです。BOPへ。このアプローチでは、タレットや圧力による展開が不要であり、迅速かつ安全に展開できます。
2つ目の考慮事項は、掘削する地層の種類です。CTDでは、掘削BHA（掘削BHA）の一部であるガイドモジュールによって、傾斜掘削ツールの掘削面の向きが決まります。掘削作業員は、傾斜掘削リグから要求されない限り、停止することなく時計回りまたは反時計回りに回転するなど、連続的に操作できる必要があります。これにより、WOB（掘削深）と横方向リーチを最大限に高めながら、完全にまっすぐな穴を掘削できます。WOBが大きいほど、高ROP（掘削深）での長辺または短辺の掘削が容易になります。
南テキサスの例。イーグルフォードシェール層では2万本以上の水平井が掘削されています。 この鉱区は10年以上にわたって活動を続けており、P&Aが必要となる限界井の数が増加しています。 この鉱区は10年以上にわたって活動を続けており、P&Aが必要となる限界井の数が増加しています。 Месторождение активно действует уже более десяти лет, и количество малорентабельных скважин, требующих P&A, увеличивается。 この油田は10年以上稼働しており、P&Aを必要とする限界井の数が増加しています。この計画は数十年にわたって続いており、P&A の必要な量は増加し続けています。 P&A の細井の数は増加中です。 Месторождение активно действует уже более десяти лет, и количество краевых скважин, требующих P&A, увеличивается。 この油田は10年以上稼働しており、P&Aを必要とする水平井の数が増加しています。イーグルフォード・シェール層を生産する予定のすべての油井は、長年にわたり商業規模の炭化水素を生産してきた著名な貯留層であるオースティン・チョーク層を通過する予定です。市場に流通可能な追加バレルを最大限に活用するためのインフラが整備されています。
オースティンにおけるチョーク掘削は、廃棄物の発生と密接な関係があります。石炭紀の地層は亀裂が入り組んでおり、大きな亀裂を横切る際に大きな損失が発生する可能性があります。掘削には通常、油性泥水が使用されるため、油性泥水の損失コストは坑井コストの大きな部分を占める可能性があります。問題は、掘削流体の損失コストだけでなく、坑井コストの変動であり、年間予算を策定する際には、これも考慮する必要があります。掘削流体コストの変動を抑えることで、事業者は資本をより効率的に活用できます。
使用可能な掘削流体は、チョークで坑内圧力を制御できる、固形物を含まないシンプルな塩水です。例えば、粘着付与剤としてキサンタンガム、ろ過制御用にデンプンを含む4% KCl塩水が適しています。流体の重量は1ガロンあたり約8.6～9.0ポンドで、地層に過圧をかけるために必要な追加圧力はチョークバルブにかけられます。
損失が発生した場合でも掘削作業は継続されますが、損失が許容範囲内であれば、チョークを開いて循環圧力を貯留層圧力に近づけるか、損失が回復するまで一定期間チョークを閉じておくことも可能です。圧力制御の点では、コイルドチュービングの柔軟性と適応性は従来の掘削リグよりもはるかに優れています。
コイルドチュービング掘削において検討可能なもう一つの戦略は、高透水性フラクチャーを横断した時点でアンダーバランス掘削に切り替えることです。これにより漏洩の問題が解決され、フラク​​チャーの生産性が維持されます。つまり、フラクチャーが交差していない場合は、坑井を通常通り低コストで完了できます。一方、フラクチャーを横断した場合は、地層を損傷から保護し、アンダーバランス掘削によって生産量を最大化できます。適切な機器と軌道設計により、オースティン・チャルカでは7,000フィート以上の掘削が可能です。
一般化します。この記事では、CT掘削を用いた低コストの再掘削キャンペーンを計画する際の概念と考慮事項について説明します。用途はそれぞれ若干異なりますが、この記事では主な考慮事項について説明します。CTD技術は成熟していますが、その用途は初期の技術を支えた2つの特定の分野に限定されています。CTD技術は、現在では長期的な活動に伴う費用負担なしに利用できます。
潜在的価値。いずれ閉鎖を余儀なくされる生産井は数十万基に上りますが、パイプラインの背後には依然として商業規模の石油・ガスが存在します。CTDは、最小限の資本支出で放出を延期し、バイパス埋蔵量を確保する手段を提供します。また、ドラム缶は極めて短期間で市場に投入できるため、事業者は長期契約を必要とせず、数か月ではなく数週間で高価格の恩恵を受けることができます。
効率性の向上は、デジタル化、環境改善、オペレーション改善など、業界全体に利益をもたらします。コイルドチュービングは、世界の一部の地域でコスト削減に貢献してきましたが、業界が変化しつつある今、より大規模に同様のメリットをもたらすことができます。