운동 경기력의 점진적인 향상이 누적되어 결국 승리하는 팀을 만들 수 있다는 것은 잘 알려진 사실입니다. 유전 운영 또한 예외는 아니며, 불필요한 개입 비용을 줄이기 위해 이러한 잠재력을 활용하는 것이 중요합니다. 유가와 관계없이, 우리 업계는 가능한 한 효율적으로 운영해야 한다는 경제적, 사회적 압력에 직면해 있습니다.
현재와 ​​같은 환경에서 기존 유정에 분기관을 다시 설치하고 시추하여 기존 자산에서 마지막 한 방울의 석유까지 추출하는 것은 비용 효율적인 전략입니다. 단, 비용 효율적으로 실행할 수 있어야 합니다. 코일 튜빙 드릴링(CTD)은 기존 시추 방식에 비해 여러 면에서 효율성을 향상시키는 기술이지만, 아직 충분히 활용되지 않고 있습니다. 이 글에서는 운영사들이 CTD를 통해 얻을 수 있는 효율성 향상을 활용하여 비용을 절감하는 방법을 설명합니다.
성공적인 진입. 현재까지 코일 튜빙(CTD) 드릴링 기술은 알래스카와 중동에서 각각 성공적인 틈새시장을 개척해 왔습니다(그림 1). 북미에서는 이 기술이 아직 널리 사용되지 않고 있습니다. 드릴리스 드릴링이라고도 불리는 CTD 기술은 파이프라인 뒤편의 바이패스 매장량을 저비용으로 추출하는 데 사용될 수 있으며, 경우에 따라 새로운 지선의 투자 회수 기간이 몇 달에 불과할 수도 있습니다. CTD는 저비용으로 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 언더밸런스 작업에 대한 고유한 이점을 통해 운영 유연성을 제공하여 고갈된 유전의 각 시추공 성공률을 크게 높일 수 있습니다.
CTD(압축 시추)는 생산량이 고갈된 기존 유전 및 가스전의 생산량 증대를 위해 저압 시추에 사용되어 왔습니다. 이러한 기술은 중동 지역의 저투과성 감소 저류층에서 매우 성공적으로 적용되었으며, 지난 몇 년간 해당 지역의 CTD 시추 장비 수는 꾸준히 증가해 왔습니다. 저압 CTD는 신규 유정 또는 기존 유정을 통해 재가동할 수 있습니다. CTD의 또 다른 주요 성공 사례는 알래스카 노스 슬로프에서 찾아볼 수 있는데, CTD는 저비용으로 노후 유정을 재가동하여 생산량을 증대시키는 방법을 제공합니다. 이 기술은 노스 슬로프 생산자들이 확보할 수 있는 마진 배럴 수를 크게 늘려줍니다.
효율성 향상은 비용 절감으로 이어집니다. CTD는 두 가지 이유로 기존 시추 방식보다 비용 효율적일 수 있습니다. 첫째, 배럴당 총비용 측면에서 CTD는 새로운 추가 시추공을 뚫는 것보다 재진입 횟수가 적습니다. 둘째, 코일 튜빙의 적응성 덕분에 유정 비용 변동성이 감소합니다. 다양한 효율성과 이점은 다음과 같습니다.
작업 순서는 다음과 같습니다. 시추 장비 없이 시추하거나, 모든 작업에 코일 튜빙(CTD)을 사용하거나, 작업용 시추 장비와 코일 튜빙을 조합하여 사용할 수 있습니다. 프로젝트 수행 방식은 해당 지역의 서비스 제공업체 가용성과 경제성에 따라 결정됩니다. 상황에 따라 작업용 시추 장비, 와이어라인 시추 장비 및 코일 튜빙을 사용하면 가동 시간 및 비용 측면에서 많은 이점을 얻을 수 있습니다. 일반적인 단계는 다음과 같습니다.
3, 4, 5단계는 CTD 패키지를 사용하여 수행할 수 있습니다. 나머지 단계는 정비팀에서 수행해야 합니다. 작업용 시추 장비 비용이 저렴한 경우, CTD 패키지를 설치하기 전에 케이싱 출구 작업을 수행할 수 있습니다. 이렇게 하면 CTD 패키지 비용이 최대 가치를 제공할 때만 청구됩니다.
북미에서 가장 좋은 해결책은 일반적으로 CTD 패키지를 실행하기 전에 작업용 시추 장비를 사용하여 여러 유정에서 1, 2, 3단계 작업을 수행하는 것입니다. CTD 작업은 대상 지층에 따라 2~4일 정도 소요될 수 있습니다. 따라서 CTD 작업 후 정비 작업을 진행할 수 있으며, CTD 패키지와 정비 패키지를 동시에 실행할 수 있습니다.
사용하는 장비와 작업 순서를 최적화하면 전체 작업 비용에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 비용 절감 방안은 작업 현장의 위치에 따라 다릅니다. 어떤 곳에서는 작업용 장비를 이용한 시추 없는 작업이 권장되는 반면, 다른 곳에서는 코일 튜빙 장비를 사용하여 모든 작업을 수행하는 것이 최적의 솔루션일 수 있습니다.
일부 지역에서는 유체 회수 시스템을 두 개 설치하고 첫 번째 유정 시추 시 두 번째 시스템을 함께 설치하는 것이 비용 효율적일 수 있습니다. 첫 번째 유정의 유체 패키지는 시추 패키지를 통해 두 번째 유정으로 이송됩니다. 이렇게 하면 유정당 시추 시간을 최소화하고 비용을 절감할 수 있습니다. 유연한 파이프를 사용하면 가동 시간을 극대화하고 비용을 최소화하는 최적화된 계획을 수립할 수 있습니다.
타의 추종을 불허하는 압력 제어 기능. CTD의 가장 두드러진 특징은 시추공 압력을 정밀하게 제어한다는 점입니다. 코일 튜빙 장치는 언더밸런스 작동을 위해 설계되었으며, 언더밸런스 드릴링과 언더밸런스 드릴링 모두에서 BHP 초크를 기본 사양으로 사용할 수 있습니다.
앞서 언급했듯이, 시추 작업에서 제어 압력 과압력 시추 작업, 그리고 저압력 시추 작업으로 신속하게 전환하는 것도 가능합니다. 과거에는 CTD(연속 시추 장비)를 이용한 수평 시추 길이가 제한적이었지만, 최근에는 그 제약이 크게 완화되었습니다. 최근 알래스카 노스 슬로프에서 진행된 프로젝트는 횡방향으로 7,000피트(약 2,134미터)가 넘는 길이를 시추했습니다. 이는 연속 회전 가이드, 더 큰 직경의 코일, 그리고 BHA(베이스 챔버 어택)에 더 긴 도달 거리를 가진 툴을 사용함으로써 가능해졌습니다.
CTD 패키징에 필요한 장비는 저류층의 특성과 압력 강하 선택 필요 여부에 따라 달라집니다. 변경 사항은 주로 유체의 리턴 측에서 발생합니다. 간단한 질소 주입 연결부를 펌프 내부에 쉽게 설치하여 필요시 2단계 시추로 전환할 수 있도록 준비할 수 있습니다(그림 3 참조). 질소 펌프는 미국 대부분 지역에서 쉽게 이동시킬 수 있습니다. 언더밸런스 시추 작업으로 전환해야 하는 경우, 운영 유연성을 확보하고 비용을 절감하기 위해 후면부에 더욱 세심한 엔지니어링이 필요합니다.
분출 방지 장치 스택 하류의 첫 번째 구성 요소는 스로틀 매니폴드입니다. 이는 모든 CT 드릴링 작업에서 시추공 바닥 압력을 제어하는 ​​데 사용되는 표준 장치입니다. 다음 장치는 분배기입니다. 과압 상태에서 작업할 때 압력 강하가 예상되지 않으면 간단한 드릴링 가스 분리기를 사용할 수 있으며, 유정 제어 상황이 해결되지 않으면 이 분리기를 우회할 수 있습니다. 압력 강하가 예상되는 경우, 처음부터 3상 또는 4상 분리기를 설치하거나 드릴링을 중단하고 완전한 분리기를 설치할 수 있습니다. 분배기는 안전한 거리에 위치한 신호 플레어에 연결해야 합니다.
분리기를 지나면 피트로 사용되는 탱크가 있습니다. 가능하면 간단한 개방형 파쇄 탱크 또는 생산 탱크 팜을 사용할 수 있습니다. CTD를 재삽입할 때 슬러지 양이 적기 때문에 셰이커는 필요하지 않습니다. 슬러지는 분리기 또는 수압 파쇄 탱크 중 하나에서 침전됩니다. 분리기를 사용하지 않는 경우, 분리기의 위어 홈을 분리하는 데 도움이 되도록 탱크에 칸막이를 설치해야 합니다. 다음 단계는 재순환 전에 남아있는 고형물을 제거하기 위해 마지막 단계에 연결된 원심분리기를 가동하는 것입니다. 필요에 따라 간단한 무고형 시추액 시스템을 혼합하기 위해 탱크/피트 시스템에 혼합 탱크를 포함하거나, 경우에 따라 미리 혼합된 시추액을 구입할 수도 있습니다. 첫 번째 유정을 시추한 후에는 혼합된 머드를 유정 간에 이동시켜 동일한 머드 시스템을 사용하여 여러 유정을 시추할 수 있으므로 혼합 탱크는 한 번만 설치하면 됩니다.
CTD(압력 제어 시추)에 적합한 시추액은 여러 종류가 있습니다. 핵심은 고형 입자가 없는 단순한 액체를 사용하는 것입니다. 폴리머가 첨가된 부식 억제제 함유 염수는 정압 또는 제어 압력 시추에 표준적으로 사용됩니다. 이러한 시추액은 기존 시추 장비에 ​​사용되는 시추액보다 훨씬 저렴해야 합니다. 이는 운영 비용을 절감할 뿐만 아니라, 사고 발생 시 추가적인 손실 관련 비용을 최소화하는 데에도 도움이 됩니다.
저압 시추 시에는 2상 시추액 또는 단상 시추액을 사용할 수 있습니다. 이는 저류층 압력과 유정 설계에 따라 결정됩니다. 저압 시추에 사용되는 단상 시추액은 일반적으로 물, 염수, 원유 또는 디젤입니다. 이러한 시추액은 질소를 동시에 주입하여 무게를 더욱 줄일 수 있습니다.
저압 시추는 표면층 손상/오염을 최소화하여 시스템 경제성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 단상 시추 유체를 사용한 시추는 처음에는 비용이 적게 드는 것처럼 보일 수 있지만, 표면 손상을 최소화하고 비용이 많이 드는 자극 작업을 제거함으로써 궁극적으로 생산량을 증가시켜 경제성을 크게 개선할 수 있습니다.
BHA에 대한 참고 사항. CTD용 바닥 구멍 어셈블리(BHA)를 선택할 때 고려해야 할 두 가지 중요한 요소가 있습니다. 앞서 언급했듯이 제작 및 설치 시간이 특히 중요합니다. 따라서 첫 번째로 고려해야 할 요소는 BHA의 전체 길이입니다(그림 4 참조). BHA는 메인 밸브 위로 완전히 회전할 수 있을 만큼 충분히 짧아야 하며, 동시에 이젝터를 밸브에서 안전하게 고정해야 합니다.
배치 순서는 BHA를 시추공에 넣고, 주입기와 윤활기를 시추공 위에 놓고, BHA를 표면 케이블 헤드에 조립하고, BHA를 윤활기 안으로 후퇴시키고, 주입기와 윤활기를 다시 시추공 안으로 이동시킨 다음, BOP에 연결하는 것입니다. 이 방식은 터렛이나 압력 배치 방식이 필요하지 않아 신속하고 안전하게 배치할 수 있습니다.
두 번째 고려 사항은 시추 대상 지층의 유형입니다. CTD(Cyclic Transient Dimension) 방식에서 방향 시추 장비의 시추면 방향은 시추 장비의 BHA(Background Handling Assessment)에 포함된 가이드 모듈에 의해 결정됩니다. 오리엔티어는 방향 시추 장비의 지시에 따라 정지하지 않는 한 시계 방향 또는 반시계 방향으로 계속 회전하며 방향을 유지할 수 있어야 합니다. 이를 통해 최대 시추력(WOB, Work of Body, WOB)과 수평 도달 거리를 극대화하면서 완벽하게 직선으로 시추할 수 있습니다. WOB가 증가하면 높은 시추 속도(ROP, ROP)로 긴 측면 또는 짧은 측면을 시추하는 것이 더 쉬워집니다.
남부 텍사스의 예를 들면, 이글 포드 셰일 유전에는 2만 개 이상의 수평 시추공이 뚫렸습니다. 해당 유전은 10년 이상 활발하게 개발되어 왔으며, 폐쇄 및 수리가 필요한 한계 유정의 수가 증가하고 있습니다. 해당 유전은 10년 이상 활발하게 개발되어 왔으며, 폐쇄 및 수리가 필요한 한계 유정의 수가 증가하고 있습니다. Месторождение activно действует уже bolleee десяти лет, и количество малорентабельных скважин, требуших P&A, увеличивается. 해당 유전은 10년 이상 활발하게 개발되어 왔으며, 폐쇄 및 폐유정(P&A)이 필요한 한계 유정의 수가 증가하고 있습니다.该戏剧已经活跃了十多年, 需要P&A의 边缘井数weightE는 增加。 P&A의 边缘井数용량은 增加에서 조정됩니다. Месторождение activно действует уже bolleee десяти лет, и количество краевых скважин, trебуших P&A, увеличивается. 해당 유전은 10년 이상 활발하게 개발되어 왔으며, 폐쇄 및 밀봉이 필요한 수평 시추공의 수가 증가하고 있습니다.이글 포드 셰일에서 석유를 생산할 모든 유정은 오스틴 초크를 통과하게 되는데, 이 지층은 수년간 상업적으로 생산 가능한 양의 탄화수소를 생산해 온 잘 알려진 저류층입니다. 시장에 추가로 공급될 수 있는 석유를 활용하기 위한 인프라가 이미 구축되어 있습니다.
오스틴 지역의 백악층 시추는 폐기물 발생률이 매우 높습니다. 석탄기 지층은 균열이 많기 때문에 큰 균열을 통과할 때 상당한 손실이 발생할 수 있습니다. 일반적으로 시추에는 유성 시추액이 사용되므로, 손실되는 유성 시추액의 비용은 유정 시추 비용의 상당 부분을 차지할 수 있습니다. 문제는 시추액 손실 비용뿐만 아니라 유정 시추 비용의 변동성도 고려해야 한다는 점입니다. 연간 예산을 편성할 때 이러한 변동성도 반드시 반영해야 합니다. 시추액 비용의 변동성을 줄임으로써 운영사는 자본을 더욱 효율적으로 활용할 수 있습니다.
사용할 수 있는 시추액은 초크 밸브를 이용하여 시추공 내압을 제어할 수 있는 단순한 고형물 없는 염수입니다. 예를 들어, 점착제로 잔탄검을, 여과 제어제로 전분을 함유한 4% 염화칼륨(KCl) 염수 용액이 적합합니다. 이 유체의 비중은 갤런당 약 8.6~9.0파운드이며, 지층에 과압을 가하는 데 필요한 추가 압력은 초크 밸브에 가해집니다.
손실이 발생할 경우, 손실량이 허용 가능한 수준이라면 시추를 계속할 수 있으며, 손실량을 줄이기 위해 초크를 열어 순환 압력을 저류층 압력에 가깝게 만들거나, 손실이 수정될 때까지 일정 시간 동안 초크를 닫을 수도 있습니다. 압력 제어 측면에서 코일 튜빙은 기존 시추 장비보다 유연성과 적응성이 훨씬 뛰어납니다.
코일 튜빙 시추 시 고려할 수 있는 또 다른 전략은 고투과성 균열을 통과하는 즉시 언더밸런스 드릴링으로 전환하는 것입니다. 이는 누출 문제를 해결하고 균열 생산성을 유지하는 데 도움이 됩니다. 즉, 균열이 교차하지 않으면 저비용으로 정상적인 시추 작업을 완료할 수 있습니다. 그러나 균열을 통과하는 경우 언더밸런스 드릴링을 통해 지층 손상을 방지하고 생산량을 극대화할 수 있습니다. 적절한 장비와 궤적 설계를 통해 오스틴 찰카 유전에서는 7,000피트 이상을 시추할 수 있습니다.
일반화. 이 글에서는 CT 드릴링을 이용한 저비용 재시추 캠페인 계획 시 고려해야 할 개념과 사항들을 설명합니다. 각 적용 사례는 약간씩 다르겠지만, 이 글에서는 주요 고려 사항들을 다룹니다. CTD 기술은 성숙 단계에 접어들었지만, 초기에는 이 기술을 뒷받침했던 두 가지 특정 분야에만 적용이 제한되어 있었습니다. 이제 CTD 기술은 장기적인 사업에 필요한 재정적 부담 없이도 활용될 수 있습니다.
가치 잠재력이 큽니다. 수십만 개의 생산 유정이 결국 폐쇄되겠지만, 파이프라인 뒤편에는 여전히 상업적으로 이용 가능한 석유와 가스 매장량이 있습니다. CTD(컨테이너 투기)는 최소한의 자본 투자로 방출 시기를 늦추고 우회 매장량을 확보할 수 있는 방법을 제공합니다. 또한 드럼을 매우 짧은 시간 내에 시장에 공급할 수 있으므로 운영업체는 장기 계약 없이도 몇 달이 아닌 몇 주 만에 높은 가격을 활용할 수 있습니다.
효율성 향상은 디지털화, 환경 개선, 운영 효율성 개선 등 산업 전반에 이롭습니다. 코일 튜빙은 세계 특정 지역에서 비용 절감에 기여해 왔으며, 이제 산업이 변화함에 따라 더 큰 규모에서도 동일한 이점을 제공할 수 있습니다.