Case Study – Deepest Drilling Well Chayvo Z-42 Well

7/17/2019 Case Study – Deepest Drilling Well Chayvo Z-42 Well

http://slidepdf.com/reader/full/case-study-deepest-drilling-well-chayvo-z-42-well 1/14

SNU Oil & Gas LabDepartment of Energy System Engineering


최대 시추심도 달성을 위한 기술적 도전과 해결방안

(Case study – Chayvo Z-42 We

시추공학 팀 프로젝트박재용, 장민수

2015-06-17



1 SNU Oil & Gas Lab

목차

Sakhalin-1, Chayvo Z-42 well

Technical challenge (1) Well positioning

1

2

3

4

5

Technical challenge (3) high torque

Technical challenge (2) High drag force

Reference



SNU Oil & Gas Lab2


Export Terminal

Onshore Processing Facility

Yastreb rigOrlan Platform

Chayvo Z-42 well

Sakhalin-1 프로젝트 위치

컨소시엄 : Exxon Neftegas Limited (ENL)

지분 참여자 국가 지분율 (%)

ExxonMobil 미국 30

Sakhalin O&G development.co.ltd 일본 30

ONGC Videsh 인도 20

Sakhalinmorneftegas-Shelf 러시아 11.5

RN-Astra 러시아 8.5

프로젝트 정보

사업 총비용 : 120억 달러

개발광구 : Chayvo, Odoptu, Arkutun-Dagi

매장량: Oil 23 억 bbl ,Gas 17.1 조 cf

생산량 : Oil 25만 bbl/day, Gas 1억 4천 cf/day

(2013년 기준)

Yastreb rig

World largest & most powerful land rig

(70m height)

Fully winterization (-40°C)



3 SNU Oil & Gas Lab


Chayvo Z-42 well overview

ERD(Extended Reached Drilling)

Days vs. Depth plot

총 소요시간 70.5 일에 NPT 는 13시간에 불과

10.5 km

2.3 km

World record – M/D 12,700m, 2013

시추공의 Measured depth가 True vertical depth 의

최소 2배 이상의 궤도로 시추하는 것

하나의 시추설비를

이용하여

다수의

satellite fielddevelopment구성 가능함

Onshore와 가까운 해상 유전의 경우 별도의 Offshore

rig 설치 필요 없이 Onshore 시추 설비 그대로 이용하

여 시추 가능함

시추 비용 감소 & 환경영향 최소화


http://slidepdf.com/reader/full/case-study-deepest-drilling-well-chayvo-z-42-well 5/144 SNU Oil & Gas Lab

Technical Challenge (1) Well positioning

문제점

매우 얇은 oil column 두께 : 약 20m

GOC/WOC 불명확

최대 오일생산을 위해 트랩 내 mid-oil column에

production hole을 위치시켜야 함 (목표 허용 오차: 1m)

저류층 entry point의 TVD 정보 불확실 (±6.6m)

해결책- 굽은 형태의 pilot hole 시추

GOC 와 OWC 를 관통하는 궤도로 Pilot Hole 시추

인근 Z-44 well 시추 시 9-5/8” casing 설치 후 pilot hole 시추

정확한 오일층 두께, GOC/WOC 경계층 파악

Oil column 의 정확한 위치

저류층 압력 정보 획득



Technical Challenge (2) High drag force

30-in. @80m

(24-in. Hole)

문제점

ERD에선 긴 수평 구간과 곡선 구간으로 인해 casing (or

liner) running 시 casing과 시추공벽 사이 마찰력으로

drag force가 과도하게 작용함

Traveling block에서 가할 수 있는 full weight 보다 drag

force가 큰 현상 발생

Casing을 원하는 심도에 설치 불가능함



BACETM (Buoyancy Assisted Casing Equipment, Halliburton)

Technical Challenge (2) High drag force

해결책- Casing flotation

Casing 하부 공기를 채워 casing이 neutral buoyant 효과로 시추공 가운데에 위치할 수 있게 함

시추공벽과 casing의 접촉이 줄어들어 마찰력 감소, 부드럽게 이동 가능함

Casing 상부 mud column weight 로 casing을 밀어주는 역할

Rupture disk

심도 도달 mud 압력으로 Floatation collar 내부의 rupture disk를 파열시켜 casing 내부 공기를 지표로 방출



7 SNU Oil & Gas Lab

Technical Challenge (3) High Torque

[ 8-1/2-in. hole section ]

문제점

긴 수평구간으로 인한 시추공벽과 drill string의 마찰 손실로 downhole drill bit로 전달되는 토크가 낮아짐

Downhole 토크 Drill bit 토크는 Surface 토크의 15% 불과



8 SNU Oil & Gas Lab


해결책

마찰 감소 Lubricant 투입, 농도 증가 (1% -> 4%, CoF 15%↓)

Top Drive RPM 감소

설비 업그레이드

Top Drive 교체 (60kft-lbs@110RPM 90kft-lbs@130RPM)

Tapered drill string 사용

Drill pipe connection 업그레이드 ( 56,600 ft-lb 82,000 ft-lb)

토크

management

MWD 장착으로 bit 의 토크, RPM 실시간 모니터링



9 SNU Oil & Gas Lab


Tapered Drill String

30-in. @80m

(24-in. Hole)

(17-1/2-in. Hole)

(12-1/4-in. Hole)

5-7/8”6-5/8”

두 가지 이상의 다른 직경의 Drill pipe로 조합한 Drill string 을 의미함

상부에 토크 허용치가 높은 큰 직경의 D/P 를 부착하고, 하부에는 작은 직경의 D/P를 연결

큰 직경 D/P 최대 허용치 기준으로 Top drive에서 surface 토크를 가할 수 있음

가해진 토크는 wellbore friction으로 인해 하부로 전달되는 토크가 점차 감소

최종적으로 작은 직경의 D/P 허용치 내의 토크가 전달됨

6-5/8” D/P 는 wellbore geometry 로 진입 불가

6-5/8“높은 토크

허용치

5-7/8“작은 Hole진입 가능

8-1/2” production hole 시추 Taperd Drill String 모식도

4,706m

12,700m

작은 직경의 D/P 에도 충분한 토크 부과

[ [



10 SNU Oil & Gas Lab


D/P connection upgrade (2nd Gen DSCTM)

D/P connection 의 기하학적 모양과 thread 패턴을 변화시켜, 토크 capacity 및 내구성 향상

5-7/8” D/P connection 허용토크 용량 및 내구성 증가

82,000

PrimaryShoulder

DSCTM 모식도

SecondaryShoulder

D/P





기하학적 변경 Thread 의 패턴 변경

기존

변경

개선 효과

내구성 (피로파괴시험))

토크용량

RPM

토크

현장 적용 Lab 시험




Reference

논문

Vishwas P. Gupta, Angel H. P. Yeap, Kyle M. Fischer, Randall S. Mathis, Michael J. Egan. 2014. Expanding the Extended Reach

Envelope at Chayvo Field, Sakhalin Island. Paper SPE-168055 presented IADC/SPE Drilling Conference and Exhibition, 4-6 March, For

Worth, Texas, USA, 4-6 March 2014 S. R. Sanford, M. W. Walker, J. N. Brock, M. J. Jellison, A. Muradov. 2014. New Rotary-Shouldered Connection Expands the Capability

f World Record ERD Operation. Paper SPE-168049 presented IADC/SPE Drilling Conference and Exhibition, 4-6 March, Fort Worth, Texa

USA, 4-6 March 2014

Gupta, Vishwas P., Sanford, Shea R., Mathis, Randall S., DiPippo, Erin K., Egan, Michael J. 2013. Case History of a Challenging Thin

Oil Column Extended Reach Drilling (ERD) Development at Sakhalin. Paper SPE-163487 presented SPE/IADC Drilling Conference, 5-7

March, Amsterdam, The Netherlands

Schamp, Juergen Heinz, Estes, Brent Lamar, Keller, Stuart Ronald. 2006. Torque Reduction Techniques in ERD Wells. Paper SPE-9896

presented IADC/SPE Drilling Conference, 21-23 February, Miami, Florida, USA

웹사이트

Exxon Neftegas homepage

http://www.sakhalin-1.com/Sakhalin/Russia-English/Upstream/

Parker drilling homepage

http://www.parkerdrilling.com/

Schlumberger homepage

https://www.slb.com/resources/publications/industry_articles/oilfield_review/1997/or1997win03_extended_reachdrilling.aspx

Halliburton homepage

http://www.halliburton.com/en-US/ps/cementing/casing-equipment/floating-equipment/buoyancy-assisted-casing-equipment-bace.page

SNU Oil & Gas Lab



























Q & A

Thank you

Case Study – Deepest Drilling Well Chayvo Z-42 Well

Documents

Transcript of Case Study – Deepest Drilling Well Chayvo Z-42 Well