तेल व गैस कूप वेधन प्रौद्योगिकी: रिग, वेधन तरल, बिट, स्ट्रिंग, आवरण व सीमेंटन, वेधन समस्याएँ, तथा दिशात्मक व उन्नत वेधन
1. कूप नियोजन, वेधन विधियाँ, रिग व रिग संचालन तंत्र
कूप नियोजन लक्ष्य से आरंभ होकर सतह तक पीछे चलता है: भूवैज्ञानिक उद्देश्य व उसकी स्थिति प्रक्षेपवक्र तय करते हैं; अनुमानित रंध्र-दाब व विभंजन-प्रवणता रूपरेखाएँ हर गहराई पर पंक-भार खिड़की और इस प्रकार आवरण-स्थापन गहराइयाँ तय करती हैं; आवरण कार्यक्रम छिद्र-आकार, बिट, वेधन तरल व सीमेंट तय करता है; और सबका समय-गहराई वक्र के विरुद्ध व्यय आकलन होता है। केबल-टूल (आघात) वेधन, जो भारी बिट को तार-रस्सी पर उठाकर गिराता है और कर्तन-खंडों को बाल्टी से निकालता है, केवल ऐतिहासिक रुचि का है। आधुनिक कूप घूर्णी वेधन से खोदे जाते हैं: पाइप की स्ट्रिंग पर घूमता बिट, जिसमें वेधन तरल पाइप से नीचे व वलय (annulus) से ऊपर पंप होकर कर्तन-खंड ढोता है और संस्तर दाब नियंत्रित करता है।
घूर्णी रिग पाँच तंत्र है। शक्ति तंत्र (जनित्र चलाते डीज़ल इंजन, या ग्रिड विद्युत) बाक़ी सबको ऊर्जा देता है। उत्थापन तंत्र — डेरिक या मस्तूल, ड्रॉवर्क्स, शीर्ष खंड (crown block), गतिशील खंड (travelling block), हुक व वेधन रस्सी — स्ट्रिंग उठाता व उतारता है; खंडों के बीच n रस्सियाँ व घिरनी-तंत्र दक्षता E होने पर, हुक-भार W हेतु द्रुत-रस्सी तनाव F = W/(nE) है, और मृत रस्सी W/n वहन करती है। घूर्णन तंत्र स्ट्रिंग घुमाता है, या तो घूर्णी मेज़ व केली से या, आधुनिक रिगों पर, शीर्ष चालक (top drive) से जो ट्रिपिंग करते हुए घुमा सकता है और पूरे स्टैंड से वेधन कर सकता है। परिसंचरण तंत्र — पंक पंप, स्टैंडपाइप, घूर्णी होज़, स्ट्रिंग, बिट नोज़ल, वलय, वापसी रेखा, पंक-उपचार उपकरण व गड्ढे — वेधन तरल चलाता है। कूप-नियंत्रण तंत्र — वलयी व रैम निवारकों का प्रस्फोट निवारक (BOP) ढेर, चोक व किल रेखाएँ तथा चोक मैनिफ़ोल्ड — संस्तर तरल प्रवेश करने पर कूप बंद करता है।
2. वेधन तरल: कार्य, गुण व अनुरक्षण उपकरण
वेधन तरल को चाहिए कि: अपने द्रवस्थैतिक शीर्ष से संस्तर दाब नियंत्रित करे; कर्तन-खंड सतह तक ले जाए और परिसंचरण रुकने पर उन्हें निलंबित रखे; बिट व स्ट्रिंग को ठंडा व स्निग्ध करे; पतला, अल्प-पारगम्य निस्यंद-केक (filter cake) बनाए जो दीवार को स्थिर रखे व अंतर्वेधन सीमित करे; बिट नोज़लों व भूमिगत मोटरों तक द्रवचालित शक्ति पहुँचाए; और पंक-स्पंद दूरमिति का संकेत वहन करे — यह सब उत्पादक क्षेत्र को क्षति पहुँचाए या स्ट्रिंग को संक्षारित किए बिना। जल-आधारित पंक (बेंटोनाइट, बहुलक, निरोधी लवण पंक) सबसे सस्ते हैं; तेल-आधारित व संश्लिष्ट-आधारित पंक सक्रिय शेल को निरोधित करते, स्निग्ध करते व उच्च ताप सहते हैं, अधिक लागत व पर्यावरणीय भार पर; वायु, धुंध व फेन वहाँ प्रयुक्त होते हैं जहाँ बहुत कम तल-छिद्र दाब चाहिए।
हर पाली में मापे जाने वाले गुण: घनत्व (पंक भार, पंक तुला से), जिससे द्रवस्थैतिक दाब P = 0.052 × MW × TVD; घूर्णी (फ़ैन) श्यानतामापी से प्रवाहिकी, 600 व 300 rpm पर पढ़ी और बिंगहम-प्लास्टिक प्रतिरूप से व्याख्यायित — प्लास्टिक श्यानता PV = θ₆₀₀ − θ₃₀₀, cP में, पराभव बिंदु YP = θ₃₀₀ − PV, lb/100 ft² में, आभासी श्यानता AV = θ₆₀₀/2, cP में — साथ ही 10-सेकंड व 10-मिनट जेल सामर्थ्य जो विराम में कर्तन-खंड निलंबित रखने की तरल-क्षमता मापते हैं; निम्न-दाब निस्यंद प्रेस से API निस्यंद व केक मोटाई; रेत अंश, रिटॉर्ट से ठोस अंश, pH व क्षारीयता, और निरोधी पंकों हेतु क्लोराइड व कैल्शियम सांद्रण। बैराइट (विशिष्ट गुरुत्व लगभग 4.2) मानक भार-वर्धक पदार्थ है।
परिसंचरण के समय तल-छिद्र दाब स्थैतिक शीर्ष से वलय में घर्षण दाब-हानि जितना अधिक होता है, और यह कुल तुल्य परिसंचरण घनत्व के रूप में व्यक्त होता है, ECD = MW + ΔP_annulus/(0.052 × TVD)। वेधन के समय स्थैतिक पंक-भार नहीं, ECD को विभंजन प्रवणता से नीचे रहना चाहिए। ठोस-नियंत्रण उपकरण वेधित ठोसों को घटते आकार के क्रम में हटाते हैं: शेल शेकर (छलनियाँ), फिर जलचक्रवात डीसैंडर व डीसिल्टर, पंक क्लीनर (महीन छलनी के ऊपर डीसिल्टर, जो बैराइट बचाता है), और सबसे महीन ठोसों हेतु निस्तारी अपकेंद्रित्र; निर्वात गैस-निष्कासक (degasser) पंप तक पहुँचने से पहले पंक से मिली गैस हटाता है।
| राशि | सूत्र | उदाहरण |
|---|---|---|
| द्रवस्थैतिक दाब (psi) | P = 0.052 × MW (ppg) × TVD (ft) | 9000 ft पर 10.5 ppg: 4914 psi |
| दाब प्रवणता (psi/ft) | 0.052 × MW | मीठा जल, 8.33 ppg: 0.433 psi/ft |
| तुल्य परिसंचरण घनत्व (ppg) | MW + ΔP_ann/(0.052 × TVD) | 10 000 ft पर 10 ppg, 250 psi: 10.48 ppg |
| किल पंक भार (ppg) | OMW + SIDPP/(0.052 × TVD) | 10 000 ft पर 10 ppg, 520 psi: 11.0 ppg |
| उत्प्लावकता गुणक | BF = 1 − MW/65.5 | 12 ppg: 0.817 |
3. वेधन बिट, वेधन स्ट्रिंग व आवरण स्ट्रिंग
रोलर-शंकु बिट घूमते शंकुओं पर दाँतों से शैल को कुचलते व खोदते हैं: मुलायम संस्तरों हेतु लंबे मिल्ड इस्पात दाँत, मध्यम से कठोर हेतु छोटे टंगस्टन-कार्बाइड इन्सर्ट (TCI)। स्थिर-कर्तक बिट में कोई गतिशील भाग नहीं: PDC (बहुक्रिस्टलीय हीरा संहत) बिट शैल को अपरूपित करते हैं और मुलायम-से-मध्यम-कठोर, अनपघर्षी अंतरालों में उच्च वेधन-दर पर प्रमुख हैं; प्राकृतिक-हीरा व संसेचित (impregnated) बिट बहुत कठोर, अपघर्षी शैल को धीरे पीसते हैं और प्रायः टर्बाइन या उच्च-गति मोटरों पर चलते हैं। बिट चयन संस्तर कठोरता व अपघर्षकता के अनुसार होता है, और निकाले गए बिटों का घिसाव-श्रेणीकरण (IADC प्रणाली) अगले चयन को सूचना देता है।
वेधन स्ट्रिंग भारी-भार वेधन पाइप, वेधन कॉलर, स्थिरक, जार तथा MWD/LWD उपकरणों व मोटर से बने तल-छिद्र संयोजन (BHA) के ऊपर तनाव में वेधन पाइप है। बिट पर भार कॉलर डालते हैं, पाइप नहीं: स्ट्रिंग इस प्रकार अभिकल्पित होती है कि उदासीन बिंदु (जहाँ अक्षीय प्रतिबल संपीडन से तनाव में बदलता है) कॉलरों के भीतर रहे, क्योंकि वेधन पाइप संपीडन में आकुंचित व श्रांत होता है। पंक में स्ट्रिंग उत्प्लावकता गुणक BF = 1 − MW/65.5 (65.5 ppg इस्पात का घनत्व) जितनी हल्की होती है, अतः दिए बिट-भार हेतु कॉलर लंबाई WOB × सुरक्षा गुणक/(BF × कॉलर का प्रति-फ़ुट भार) है। वेधन पाइप तनाव (फँसने से छूटने हेतु अतिरिक्त खिंचाव की गुंजाइश सहित), मरोड़, निपात व विस्फोट हेतु चयनित होता है, और इस्पात श्रेणी (E, X, G, S) से वर्गीकृत।
आवरण (casing) संस्तरों को पृथक करने, मीठे-जल जलभृतों की रक्षा करने, BOP को दाब-रोधी आधार देने और अगले खंड को भारी पंक से खोदने देने हेतु उतारा व सीमेंटित किया जाता है। स्ट्रिंगें, सतह से नीचे: चालक (conductor) (असंपिंडित सतही परत के बह जाने से रोकता है और वापसी वहन करता है), सतही आवरण (जलभृतों की रक्षा करता है; BOP इसी पर स्थापित होता है), मध्यवर्ती आवरण (कष्टकारी क्षेत्रों — परिसंचरण-हानि, असामान्य दाब, लवण — को पृथक करता है), तथा उत्पादन आवरण या लाइनर (सतह तक न जाकर पिछले आवरण से लटकाई स्ट्रिंग)। हर स्ट्रिंग विस्फोट (आंतरिक दाब बाह्य से अधिक, सबसे बुरा शीर्ष पर जब कूप गैस से भरा हो), निपात (बाह्य आंतरिक से अधिक, सबसे बुरा तल पर जब आवरण रिक्त हो) व तनाव (अपना उत्प्लावित भार, सबसे बुरा शीर्ष पर) हेतु अभिकल्पित होती है, प्रत्येक पर अभिकल्प गुणक सहित। स्थापन गहराइयाँ रंध्र-दाब व विभंजन-प्रवणता आलेख से चुनी जाती हैं: स्ट्रिंग तब तक स्थापित हो जानी चाहिए जब तक गहरे रंध्र-दाब को नियंत्रित करने हेतु आवश्यक पंक-भार उथले खुले छिद्र को विभंजित न कर दे।
4. तेल व गैस कूप सीमेंटन
प्राथमिक सीमेंटन आवरण को सहारा देने, क्षेत्रों को द्रवचालित रूप से पृथक करने और आवरण को संक्षारक संस्तर-तरलों से बचाने हेतु आवरण व छिद्र के बीच का वलय भरता है। तेल-कूप सीमेंट API वर्ग द्वारा श्रेणीकृत पोर्टलैंड सीमेंट हैं; वर्ग G व H मूल कूप सीमेंट हैं, योगजों सहित गहराई व ताप की विस्तृत परास में प्रयुक्त: त्वरक (कैल्शियम क्लोराइड) व मंदक (लिग्नोसल्फ़ोनेट) गाढ़ा होने का समय तय करते हैं; विस्तारक (बेंटोनाइट, पोज़ोलान, सूक्ष्म-गोलक) घनत्व व लागत घटाते हैं; भार-वर्धक (बैराइट, हेमेटाइट) घनत्व बढ़ाते हैं; तरल-हानि योगज व परिक्षेपक निस्यंद व प्रवाहिकी नियंत्रित करते हैं। गाढ़ा होने का समय सुरक्षा-गुंजाइश सहित पंपन-समय से अधिक होना चाहिए, और घोल (slurry) का घनत्व पंक-भार खिड़की के भीतर होना चाहिए।
द्वि-प्लग विधि मानक कार्य है। आवरण तल पर गाइड या प्लव शू, उसके एक-दो जोड़ ऊपर प्लव कॉलर (बीच का स्थान दूषित सीमेंट रोकता है) और केंद्रक सहित उतारा जाता है ताकि वह दीवार से दूर रहे और सीमेंट उसे समान रूप से घेरे। पंक को अनुकूल करने हेतु परिसंचरण के बाद एक पृथक्कारी (spacer) पंप होता है, फिर तल प्लग (जो सीमेंट से आगे आवरण-दीवार से पंक पोंछता है और प्लव कॉलर पर फटता है), फिर घोल, फिर शीर्ष प्लग, जिसे पंक या जल से तब तक विस्थापित किया जाता है जब तक वह दाब-वृद्धि के साथ प्लव कॉलर पर टकरा (bump) न जाए। कार्य के बाद सीमेंट की प्रतीक्षा (WOC) होती है और सीमेंट बंध लॉग से मूल्यांकन। उपचारात्मक कार्य निचोड़ सीमेंटन (squeeze) (छिद्रणों, वाहिकाओं या रिसावों में घोल ठूँसना) और प्लग सीमेंटन (परित्याग, पार्श्व-वेधन या परिसंचरण-हानि उपचार हेतु संतुलित प्लग) प्रयोग करता है। घोल आयतन वलयी क्षमता × लंबाई है, जहाँ वलय की क्षमता bbl/ft में (D_hole² − D_casing²)/1029.4 है, व्यास इंच में।
5. वेधन समस्याएँ, उनका नियंत्रण व उपचार
किक व प्रस्फोट। किक संस्तर-तरल का अंतर्वाह है क्योंकि तल-छिद्र दाब रंध्र-दाब से नीचे गिर गया है — बहुत हल्के पंक, ट्रिपिंग में छिद्र भरा न रखने, स्वैबिंग या परिसंचरण-हानि से। इसके चेतावनी संकेत हैं वेधन-विराम (drilling break), वापसी प्रवाह या गड्ढा-आयतन में वृद्धि, पंप बंद होने पर प्रवाह, और पंप-दाब में परिवर्तन। कूप BOP पर बंद किया जाता है और स्थिर बंद वेधन-पाइप दाब (SIDPP) व बंद आवरण दाब (SICP) पढ़े जाते हैं। SIDPP अवसंतुलन सीधे मापता है, क्योंकि वेधन पाइप ज्ञात पंक से भरा है, अतः किल पंक भार KMW = OMW + SIDPP/(0.052 × TVD)। जब वलय में अंतर्वाह पंक से हल्का हो तब SICP, SIDPP से अधिक होता है। किक स्थिर तल-छिद्र दाब पर ड्रिलर विधि (दो परिसंचरण: पहले पुराने पंक से अंतर्वाह निकालें, फिर किल पंक परिसंचरित करें) या प्रतीक्षा-व-भार (अभियंता) विधि (किल पंक से एक परिसंचरण, कम आवरण दाब) से बाहर परिसंचरित किया जाता है।
- परिसंचरण-हानि — विभंजित, गुहिकामय या अति पारगम्य संस्तरों में, या स्वयं पंक द्वारा प्रेरित विभंगों में पंक का निकल जाना। उपचार: पंक-भार या ECD घटाएँ, परिसंचरण-हानि पदार्थ (रेशेदार, पपड़ीदार, दानेदार) पंप करें, सीमेंट या गंक प्लग, और सबसे बुरी स्थिति में आवरण स्थापित करें।
- विभेदी फँसाव — अतिसंतुलन से पारगम्य क्षेत्र के निस्यंद-केक में दबी स्थिर स्ट्रिंग; मुक्त करने का बल लगभग μ × ΔP × संपर्क क्षेत्रफल है। स्ट्रिंग को चलाते रहने, अतिसंतुलन न्यूनतम रखने व पतले, चिकने केक से रोका जाता है; पाइप-मोचक तरल रखने, जार चलाने या द्रवस्थैतिक दाब घटाने से मुक्त किया जाता है।
- यांत्रिक फँसाव व छिद्र अस्थिरता — डॉगलेगों में की-सीट, न्यून-माप छिद्र, कर्तन-खंडों से जाम, तथा फूलने वाला (जल-संवेदी मृत्तिकाएँ) या ढहने वाला (शैल-प्रतिबल हेतु अपर्याप्त पंक-भार) शेल। उपचार: निरोधी या तेल-आधारित पंक, सही पंक-भार, रीमिंग व अच्छी छिद्र-सफ़ाई।
- छिद्र-विचलन, बिट बॉलिंग, फ़िशिंग व खट्टी गैस — ढलवाँ संस्तरों में अवांछित झुकाव (लोलक या संकुलित BHA से नियंत्रित), PDC कर्तकों पर मृत्तिका का गोला बनना, ओवरशॉट व स्पीयर से खोए उपकरण निकालना, तथा H₂S, जो खट्टी-सेवा इस्पात व गैस-संसूचन माँगती है।
6. दिशात्मक वेधन, सर्वेक्षण, विशेष कूप व उन्नत तकनीकें
दिशात्मक कूप को ऊर्ध्वाधर से विक्षेपित (kick off) करके किसी झुकाव व दिगंश तक बनाया जाता है। विक्षेपण उपकरण हैं ह्विपस्टॉक (इस्पात की फान जो बिट को मोड़ती है), जेटिंग (मुलायम शैल में एक बड़े नोज़ल से खोखल धोना), मुड़े सब या मुड़े आवास सहित धनात्मक-विस्थापन पंक मोटर (मुख्य साधन: अभिविन्यस्त होकर यह सरकता है और बनाता या मोड़ता है; घुमाए जाने पर सीधा खोदता है), तथा घूर्णी संचालनीय तंत्र (RSS), जो पूरी स्ट्रिंग घूमते हुए संचालन करता है, बेहतर छिद्र-सफ़ाई, कम घर्षण व चिकना छिद्र देते हुए। प्रक्षेपवक्र बनाओ-व-थामो (J), बनाओ-थामो-गिराओ (S) व क्षैतिज कहे जाते हैं; प्रति 100 ft अंश में निर्माण-दर BUR हेतु निर्माण खंड की त्रिज्या R = 5729.58/BUR ft है।
दिशात्मक सर्वेक्षण मापित गहराई के साथ स्टेशनों पर झुकाव व दिगंश मापता है — चुंबकीय एकल व बहु-शॉट उपकरणों से, घूर्णाक्षीय (gyroscopic) उपकरणों से जहाँ आवरण या निकटवर्ती कूप चुंबकीय क्षेत्र विचलित करते हैं, और वेधन के समय निरंतर MWD से। स्टेशनों के बीच स्थिति स्पर्शरेखीय, संतुलित-स्पर्शरेखीय, औसत-कोण, वक्रता-त्रिज्या या न्यूनतम-वक्रता विधि से निकाली जाती है; न्यूनतम वक्रता, जो प्रत्येक स्टेशन-युग्म से वृत्तीय चाप बैठाती है, उद्योग-मानक और इनमें सबसे परिशुद्ध है, जबकि सरल स्पर्शरेखीय विधि सबसे कम परिशुद्ध। दो स्टेशनों के बीच डॉगलेग कोण β, cos β = cos I₁ cos I₂ + sin I₁ sin I₂ cos(A₂ − A₁) से आता है, और डॉगलेग गंभीरता प्रति 100 ft β है।
| तकनीक | यह क्या है | क्यों प्रयुक्त |
|---|---|---|
| क्षैतिज कूप | उत्पादक संस्तर में लगभग 90° झुकाव, लघु, मध्यम या दीर्घ त्रिज्या | कहीं अधिक भंडार से संपर्क; शंकुन विलंबित; ऊर्ध्वाधर विभंग काटता है |
| बहुपार्श्विक कूप | एक मुख्य छिद्र से अनेक शाखाएँ | एक सतही स्थान से अनेक लक्ष्य या परतें निःसृत करता है |
| विस्तारित-पहुँच कूप | ऊर्ध्वाधर गहराई की तुलना में क्षैतिज विस्थापन बड़ा | मौजूदा स्थल से अपतटीय या दूरस्थ लक्ष्य तक पहुँचता है; बलाघूर्ण, कर्षण व छिद्र-सफ़ाई सीमित करते हैं |
| पतला कूप | कूप का अधिकांश छोटे छिद्र-आकारों में वेधित | कम कर्तन-खंड, पंक, सीमेंट व इस्पात; कम लागत, पर छोटी किक-सहनशीलता |
| प्रतिबिंब-सहायित वेधन | वेधन के समय पढ़े LWD छिद्र-प्रतिबिंब | भू-संचालन: संस्तर-सीमाएँ व नति देखकर बिट को उत्पादक संस्तर में रखता है |
| प्रबंधित दाब वेधन (MPD) | घूर्णी नियंत्रण युक्ति व सतही पश्च-दाब चोक सहित बंद वलय | संकीर्ण रंध्र-से-विभंजन खिड़की के भीतर तल-छिद्र दाब परिशुद्ध रखता है; कोई जानबूझकर अंतर्वाह नहीं |
| अवसंतुलित वेधन (UBD) | तल-छिद्र दाब जानबूझकर रंध्र-दाब से नीचे; वेधन के समय संस्तर-तरल उत्पादित | संस्तर क्षति व परिसंचरण-हानि न्यूनतम, वेधन-दर अधिक, वेधन के समय भंडार अभिलक्षणन संभव |
मुख्य बिंदु
- रिग शक्ति, उत्थापन, घूर्णन, परिसंचरण व कूप-नियंत्रण तंत्र है; द्रुत-रस्सी तनाव W/(nE) है।
- P = 0.052 × MW × TVD; ECD = MW + ΔP_ann/(0.052 × TVD); PV = θ₆₀₀ − θ₃₀₀, YP = θ₃₀₀ − PV; BF = 1 − MW/65.5।
- आवरण चालक, सतही, मध्यवर्ती व उत्पादन या लाइनर है, विस्फोट (शीर्ष), निपात (तल) व तनाव हेतु अभिकल्पित; स्थापन गहराइयाँ रंध्र-दाब व विभंजन-प्रवणता खिड़की से आती हैं।
- किक KMW = OMW + SIDPP/(0.052 × TVD) से ड्रिलर या प्रतीक्षा-व-भार विधि द्वारा समाप्त होती है; विभेदी फँसाव अतिसंतुलन व संपर्क क्षेत्रफल के अनुपात में है।
- न्यूनतम वक्रता मानक सर्वेक्षण विधि है; MPD बिना अंतर्वाह के संकीर्ण खिड़की में तल-छिद्र दाब नियंत्रित करता है, जबकि UBD जानबूझकर रंध्र-दाब से नीचे वेधन करता है।
अभ्यास प्रश्न (15)
उत्तर खोलने से पहले प्रत्येक प्रश्न हल करें। हर व्याख्या सही विकल्प के साथ लुभावना गलत विकल्प भी बताती है, क्योंकि अंक वहीं जाते हैं।
एक कूप 10.5 ppg पंक से वेधित है। 9000 ft की वास्तविक ऊर्ध्वाधर गहराई पर द्रवस्थैतिक दाब ______ psi है। (0.052 psi/ft प्रति ppg प्रयोग करें।)
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 4914
P = 0.052 × MW × TVD = 0.052 × 10.5 × 9000। 0.052 × 10.5 = 0.546 psi/ft, और 0.546 × 9000 = 4914 psi। विचलित कूप में मापित गहराई ग़लत होती: द्रवस्थैतिक दाब केवल ऊर्ध्वाधर गहराई पर निर्भर है।10.0 ppg पंक से 10 000 ft TVD पर वेधन करते समय वलयी घर्षण दाब-हानि 250 psi है। तुल्य परिसंचरण घनत्व ______ ppg है (दो दशमलव स्थान तक)।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 10.48
ECD = MW + ΔP_ann/(0.052 × TVD) = 10 + 250/(0.052 × 10 000) = 10 + 250/520 = 10 + 0.4808 = 10.48 ppg। दाबों से जाँच: स्थैतिक शीर्ष 0.052 × 10 × 10 000 = 5200 psi, परिसंचरण में 5450 psi, और 5450/(0.052 × 10 000) = 10.48 ppg।एक वेधन पंक हेतु घूर्णी श्यानतामापी θ₆₀₀ = 58 व θ₃₀₀ = 36 पढ़ता है। बिंगहम-प्लास्टिक प्रतिरूप से पराभव बिंदु ______ lb/100 ft² है।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 14
PV = θ₆₀₀ − θ₃₀₀ = 58 − 36 = 22 cP, और YP = θ₃₀₀ − PV = 36 − 22 = 14 lb/100 ft²। समतुल्यतः YP = 2θ₃₀₀ − θ₆₀₀ = 72 − 58 = 14। आभासी श्यानता θ₆₀₀/2 = 29 cP है।निम्न में से कौन-से वेधन तरल के कार्य हैं? (एक से अधिक विकल्प सही हो सकते हैं।)
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उत्तर: A — अपने द्रवस्थैतिक शीर्ष से संस्तर दाब नियंत्रित करना; B — कर्तन-खंड सतह तक ले जाना और परिसंचरण रुकने पर उन्हें निलंबित रखना; C — दीवार पर पतला, अल्प-पारगम्य निस्यंद-केक बनाना
दाब नियंत्रण, कर्तन-खंडों का परिवहन व निलंबन, और पतला निस्यंद-केक, सभी मूल कार्य हैं। वेधन तरल को उत्पादक क्षेत्र की क्षति से बचना चाहिए, पर वह पारगम्यता नहीं बढ़ाता; पंक-निस्यंद व ठोसों का अंतर्वेधन सामान्यतः कूपछिद्र के निकट उसे घटाता है, जो संस्तर क्षति है।12.0 ppg पंक में इस्पात वेधन स्ट्रिंग का उत्प्लावकता गुणक ______ है (तीन दशमलव स्थान तक)। (इस्पात का घनत्व 65.5 ppg लें।)
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 0.817
BF = 1 − MW/ρ_steel = 1 − 12/65.5 = 1 − 0.1832 = 0.8168, अर्थात् 0.817। अतः वायु में 200 000 lbf भार वाली स्ट्रिंग इस पंक में लगभग 163 400 lbf की होती है।शीर्ष व गतिशील खंडों के बीच 10 रस्सियों पर 300 000 lbf हुक-भार है। यदि घिरनी-तंत्र दक्षता 0.81 हो, तो द्रुत-रस्सी तनाव ______ lbf है (निकटतम पूर्णांक तक)।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 37037
F_fast = W/(nE) = 300 000/(10 × 0.81) = 300 000/8.1 = 37 037 lbf, जिसे 37037 के रूप में भरें। पूर्ण-दक्ष तंत्र में यह W/n = 30 000 lbf होता; घिरनी-घर्षण ड्रॉवर्क्स द्वारा खींची जाने वाली रस्सी पर लगभग 7000 lbf जोड़ता है।वेधन स्ट्रिंग इस प्रकार अभिकल्पित होती है कि उदासीन बिंदु वेधन कॉलरों के भीतर रहे, क्योंकि
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उत्तर: A — वेधन पाइप को संपीडन में नहीं चलाना चाहिए, जहाँ वह आकुंचित व श्रांत होता है
उदासीन बिंदु के नीचे स्ट्रिंग संपीडन में है। मोटी-दीवार कॉलर वहाँ आकुंचन का प्रतिरोध करते हैं, पर पतली-दीवार वेधन पाइप आकुंचित होकर श्रांति से विफल होता, अतः बिट-भार पूरी तरह कॉलर देते हैं। कॉलर तनाव सह सकते हैं, और उत्प्लावकता पूरी स्ट्रिंग पर कार्य करती है।आवरण अभिकल्प में निपात भार प्रायः सबसे गंभीर होता है
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उत्तर: A — स्ट्रिंग के तल पर, आवरण रिक्त होने पर
निपात, बाह्य दाब का आंतरिक से अधिक होना है। बाह्य पंक-स्तंभ तल पर अधिकतम है, और सबसे बुरी आंतरिक स्थिति रिक्त आवरण है, अतः निपात गहराई पर नियंत्रक है। सतह के निकट गैस-भरा आवरण विस्फोट की स्थिति है, और हुक-भार तनाव की।9⅝-इंच (9.625 in) आवरण को 12¼-इंच (12.25 in) छिद्र में 1000 ft लंबाई पर सीमेंटित करना है। वलयी क्षमता = (D_hole² − D_casing²)/1029.4 bbl/ft प्रयोग करते हुए, आवश्यक सीमेंट घोल आयतन (बिना अतिरिक्त) ______ bbl है (एक दशमलव स्थान तक)।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
उत्तर देखें
उत्तर: 55.8
12.25² = 150.0625 व 9.625² = 92.6406, अंतर 57.4219 in²। क्षमता = 57.4219/1029.4 = 0.05578 bbl/ft, और 1000 ft पर यह 55.78 bbl है, अर्थात् 55.8। घन फ़ुट में जाँच: π/4 × 57.4219/144 × 1000 = 313.2 ft³, और 313.2/5.6146 = 55.78 bbl।द्वि-प्लग प्राथमिक सीमेंटन कार्य में शीर्ष प्लग
उत्तर देखें
उत्तर: A — घोल के पीछे चलता है और उसे विस्थापन तरल से अलग करता है, प्लव कॉलर पर बैठते हुए
शीर्ष प्लग ठोस है; वह सीमेंट के पीछे जाता है, विस्थापक पंक से संदूषण रोकता है, और प्लव कॉलर पर टकराने पर दाब-वृद्धि देता है, जो विस्थापन की समाप्ति चिह्नित करती है। तल प्लग वह है जो घोल से आगे चलता है और फटता है।10.0 ppg पंक से वेधन करते समय 10 000 ft TVD पर एक किक बंद की जाती है। स्थिर बंद वेधन-पाइप दाब 520 psi है। किल पंक भार ______ ppg है (एक दशमलव स्थान तक)।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 11.0
KMW = OMW + SIDPP/(0.052 × TVD) = 10 + 520/(0.052 × 10 000) = 10 + 520/520 = 11.0 ppg। दाब से जाँच: संस्तर दाब = 520 + 0.052 × 10 × 10 000 = 5720 psi, और 5720/(0.052 × 10 000) = 11.0 ppg।वेधन स्ट्रिंग का विभेदी फँसाव सबसे संभावित होता है जब
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उत्तर: A — उच्च अतिसंतुलन सहित पारगम्य क्षेत्र के सामने मोटे निस्यंद-केक से सटी स्थिर स्ट्रिंग हो
फँसाव बल लगभग μ × ΔP × संपर्क क्षेत्रफल है: इसे पाइप को दीवार में धकेलता दाब-अंतर (अतिसंतुलन), केक बनाने वाला पारगम्य क्षेत्र, और स्थिर पाइप चाहिए ताकि संपर्क क्षेत्रफल बढ़े। अवसंतुलन या वायु वेधन धकेलने वाला बल हटाते हैं, और अपारगम्य शेल कोई केक नहीं बनाता।एक दिशात्मक कूप 3° प्रति 100 ft की स्थिर निर्माण-दर से बनाया जाता है। निर्माण खंड की वक्रता-त्रिज्या ______ ft है (निकटतम पूर्णांक तक)।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 1910
3° प्रति 100 ft के चाप का अर्थ है 12 000 ft चाप में 360°, अतः परिधि 12 000 ft और R = 12 000/(2π) = 1909.9 ft। यही R = (180/π) × 100/BUR = 5729.58/3 = 1909.9 ft से आता है, अर्थात् 1910 ft।प्रबंधित दाब वेधन (MPD) व अवसंतुलित वेधन (UBD) के विषय में कौन-से कथन सही हैं? (एक से अधिक विकल्प सही हो सकते हैं।)
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उत्तर: A — UBD में तल-छिद्र दाब जानबूझकर संस्तर रंध्र-दाब से नीचे रखा जाता है; B — MPD तल-छिद्र दाब परिशुद्ध नियंत्रित करने हेतु बंद वलय व सतही पश्च-दाब प्रयोग करता है; C — UBD का एक प्रमुख लाभ संस्तर क्षति में कमी है
UBD जानबूझकर अंतर्वाह आमंत्रित करता है, जो निस्यंद व ठोसों को उत्पादक संस्तर से बाहर रखकर क्षति घटाता है। MPD घूर्णी नियंत्रण युक्ति से वलय बंद कर चोक से तल-छिद्र दाब संकीर्ण खिड़की में रखता है; उसका कोई अंतर्वाह का इरादा नहीं — वेधन के समय उत्पादन UBD का विचार है, MPD का नहीं।कौन-सी दिशात्मक-सर्वेक्षण गणना विधि उद्योग-मानक है और क्रमिक सर्वेक्षण स्टेशनों के बीच वृत्तीय चाप बैठाती है?
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उत्तर: A — न्यूनतम वक्रता
न्यूनतम-वक्रता विधि स्टेशनों के बीच पथ को वृत्तीय चाप मानती है, संतुलित-स्पर्शरेखीय परिणाम पर अनुपात-गुणक (2/β)tan(β/2) लगाते हुए। स्पर्शरेखीय विधि निचले स्टेशन के कोणों पर सीधी रेखा मानती है और सामान्य विधियों में सबसे कम परिशुद्ध है।