Boreslam

I feltet av geoteknikk , boreslam er en del av " borevæsker " (må ikke forveksles med "  fraktureringsfluider  " som injiseres ved den samme ruter).

Boreslam har flere vesentlige tekniske funksjoner i vellykket boring , spesielt i dype og retningsboring  ;

De brukes spesielt til boring etter olje og naturgass , men også til enklere brønner, beregnet på for eksempel å produsere drikkevann .

Disse slamene består av naturlig og / eller syntetisk, og har en tetthet og sammensetning som "  ingeniørslammet  " (slamtekniker) som er tildelt boringen, kan tilpasse seg behovene, spesielt i henhold til trykk og substrattemperatur (La Roche kan nå flere hundre grader Celsius i dype borehull, 200-300  ° C fra 5.000–6.000  m dybde; som et resultat av uttømming av ressurser, blir slike forhold stadig vanligere i boring med sikte på å forske på eller utnytte såkalte “ukonvensjonelle” fossile ressurser  ; “  ukonvensjonelle olje  ”eller”  gasskondensat  ”for eksempel).

Sammensetning og typer slam

Det er to hovedkategorier av væsker:

Men hundrevis eller tusenvis av forskjellige sammensetninger er mulige for borevæsken som er tilpasset dybden, naturen til berget som er boret, det trykk som pågår, og temperaturen i tilfelle dypboring.

Blant borevæsker kan slam klassifiseres i henhold til sammensetning og tilsetningsstoffer;

Mange kjemikalier (f.eks. Kaliumformiat ) tilsettes oppslemningen for å gi den spesifikke egenskaper (når det gjelder vekt og tetthet, viskositet, stabilitet, varmebestandighet, eller når det gjelder substratets gjennomtrengningshastighet, kjøle- og smøreevne. utstyr, eller for å gi det en biocid karakter eller begrense risikoen for skalering eller korrosjon av rør, ventiler, etc.);

I løpet av den samme boreoperasjonen kan operatøren variere den fysikalsk-kjemiske sammensetningen av borevæsken for å tilpasse den til konteksten (forhold for trykk, temperatur, dybde, surhet, motstand osv. Som oppstår under inntrengningen av berget). Væsken må velges og tilpasses for å unngå skade på den borede formasjonen (slik at brønnen ikke kollapser eller veggene ikke forringes), men også for å begrense korrosjon. En boring ledsages vanligvis av en boreslamekspert, som endrer sammensetningen, trykket eller volumet i gjørmen i henhold til boringenes behov og "overraskelser" (plutselige tap av væsker eller økning i trykk generelt). Bedrifter som Halliburton tilbyr et bredt utvalg av væsker og kjemiske eller "naturlige" tilsetningsstoffer for alle typer boring. Noen av disse tilsetningsstoffene, mistet i undergrunnen, eller med vilje injisert i brønner, blir beskyldt for å ha bidratt til å forurense undergrunnen, grunnvannet eller luften, spesielt når det gjelder skifergass .

Tilsetningsstoffer

Det brukes et stort antall tilsetningsstoffer, særlig til dyp olje- eller gassboring.

Vann eller saltlake kan emulgeres i petroleum, men sistnevnte forblir den kontinuerlige og dominerende fasen.

Spesielle pumper kalt "tunge slampumper" er nødvendige for injeksjon av "tungt slam" beriket i baritt (eller baryte, tungt mineral sammensatt av bariumsulfat med formel BaSO 4 ), hematitt , etc.

Slammetilsetningsstoffer er for eksempel:

Såkalt "tungt" eller ultratungt slam

Dette er slam som består av en blanding av petroleum eller diesel og tunge mineraler (f.eks. Kalsiumklorid ) eller tunge mineraler.

Kompresjonsegenskapene deres skiller seg fra diesel- og petroleumsbasert eller "vanndieseloljebasert slam" , men de er også mer følsomme for termisk ekspansjon .

Disse slamene er mye brukt for dybboring av HT HP.

Spesielle tilsetningsstoffer kan brukes til å tilpasse dem til høyt trykk og temperaturer;

For den spesifikke saken med bruddvæsker, se den aktuelle artikkelen;

Funksjoner av boreslam

Spesielt har de følgende funksjoner:

Smøring / kjøling

Boreslam (eller annen væske) er ment for å gjøre det lettere å bore stein, smør den bit (borerøret, borehodet, og reamer), og deretter å kjøle.

Løfting av borekaks

De borekaks er mikro- eller makro rusk, noen ganger meget slipende, hvilket kan forårsake blokkeringer. Slammet som bidrar til å bringe dem til overflaten som de fremstilles, og i det mest flytende måte mulig, blant annet i den stadig hyppigere tilfelle av ikke-vertikale eller horisontale rør i tilfelle av retningsboring  ; Slamhastigheten må tilpasses naturen til berget som bores og avfallet som skal føres til overflaten. Disse faktorene påvirker slamens bæreevne (for eksempel elvens hastighet påvirker kapasiteten til å transportere rullestein, grus, sand eller fint sediment). Slams viskositet er også en viktig egenskap; hvis den er for lav, vil bergfragmentene ha en tendens til å legge seg i bunnen av brønnen, og hvis den er for høy, vil gjørmen sirkulere dårlig.

Væsker med høy viskositet og skjærfortynning er mest effektive for rengjøring av hullet som er boret i berg.

Under stigning forbedrer en ringformet topphastighet (i røret) transporten av borerester; stigningsgraden bør være minst 50% raskere. Bruken av en væske laget tettere av tunge tilsetningsstoffer gjør det mulig å rengjøre hullet tilstrekkelig, selv ved lavere ringformede hastigheter (ved å øke oppdriften som virker på bergfragmentene). Men denne typen tungt slam kan ha en negativ innvirkning hvis vekten overstiger terskelen for trykkbalanse med det omkringliggende bergartet (formasjonstrykk). Dette forklarer hvorfor slammets vekt generelt ikke økes for å rengjøre hullene, men snarere tvert imot for å plugge en brønn.

Dårlig sirkulasjon eller oppadgående bevegelse av borekaks kan forårsake innsnevring og variasjoner i tettheten av brønnvæsken, noe som igjen kan føre til tap av sirkulasjon .

Rollen for trykkbalansering på borehullsveggene

De fysiske (jf. Vekt, tetthet, trykk på veggene) og kjemiske egenskaper til et boreslam må opprettholde integriteten til brønnens vegger ved å opprettholde et hydrostatisk trykk på formasjonene som krysses, mens de respekterer deres grenser for elastisitet  ; trykket må derfor verken være for lavt eller for høyt;

- For lavt trykk vil medføre en risiko for brudd på veggene i brønnen (for eksempel i sand eller visse tørre og veldig sterkt bruddskifer).

- For høyt trykk vil føre til at slammet siver seg for dypt inn i underlaget, eller til og med til å blokkere mikrofrakturer og porene, slik at det kan utforskes og deretter utnyttes av reservoarbergarten.

Slik plugging kan likevel noen ganger søkes å plugge en stein som for eksempel inneholder en væske man ikke ønsker å se infiltrere i brønnen (det er nå kjent hvordan man transformerer visse borevæsker til "hurtighærdende syntetisk sement" ved å tilsette (en katalysator som kan eller ikke kan være bestråling , av kobolt 60 generelt), men blokkering av porene i fjellet må unngås i reservoaret som selskapet ønsker å utnytte. Fysiske og kjemiske metoder for "avstopping" eksisterer, mye brukt i skifergassboring , men bare effektive til en viss grad eller medfører visse miljømessige risikoer eller for korrosjon eller skalering av installasjoner.

Til slutt er de fleste boreslam utformet for å være "  tiksotrope  " (det vil si å stabilisere seg og bli til en gel i tilfelle slammet sirkulerer, under vedlikeholdsoperasjoner eller når oljen skiftes. Materiale under boring).

Støtte av borestrengen og materialet for å komme ned i brønnen

Borevæsken - hvis densiteten er tilstrekkelig - vil også støtte borestrengen der den er suspendert (se oppdrift ). Belastningen på borekroken reduseres dermed sterkt, det samme er slitasjen på en del av utstyret. Risikoen for vibrasjons- og resonansfenomen i borestrengen reduseres også (resonans kan være årsaken til betydelig utmattelse av utstyret).

Det er således mulig å senke en "stangstreng" og foringsrør hvis vekt i stor grad ville overstige kapasiteten til boretårnet i fravær av gjørme, inkludert på en boreplattform offshore.

Overføring av hydraulisk energi fra overflaten til de dype verktøyene

Brønnen er et hydraulisk system, der det er kraften til "  slammotoren  (in)  ", som - via gjørmen selv - overfører den nødvendige hydrauliske energien:

Overføring av nødvendig informasjon til overflateboreren

I en boreinstallasjon kan informasjonen som innhentes av dybdemålingsverktøyene formidles til overflaten av slammet, via "trykkpulser" eller MPT (for slampulstelemetri ). Råsignalene må korrigeres eller tolkes ut fra slamens kjemiske og fysiske egenskaper og forholdene i borehullet.

Med mudderingeniøren studerer evaluatoren ( "mud logger" ) loggingen basert på hans ferdigheter innen litologi og på en visuell undersøkelse (mineralsammensetning, spor av hydrokarboner synliggjort av fluorescens ), samt på forskjellige tidligere poster eller tilgjengelige data; Ytterligere verktøy er tilgjengelig for det;

Korrosjonskontroll (til et akseptabelt nivå)

Den permanente kontakten mellom borevæsken (kjemisk og / eller fysisk aggressiv) med foringsrøret og "borestrengen" ("Borestreng", som betegner "settet med rørformede elementer som utgjør borestrengen;)" Kan forårsake forskjellige former for korrosjon  ;

Syrene og gassene oppløst i væsken (oksygen, karbondioksid, hydrogensulfid ) bidrar også til å forårsake korrosjonsproblemer som noen ganger er alvorlige;
En pH lav eller lav (sur) og saltlake forverrer og akselererer korrosjon; Boring i et miljø rik på H 2 S (hyppig på dybden eller i visse gassfelt som for eksempel Lacq's Gas eller dype offshore-felt, som for eksempel Elgin-Franklin ) forverrer faren for korrosjon.
Luftingen av slammet, dannelsen av skum, eller enhver annen tilstand som begun integrasjon og overlapping av et oksydasjonsmiddel (O to i særdeleshet) er en kilde for korrosjon, i en kort tid.

Denne korrosjonen kan være rask og forårsake katastrofale feil (som "  rettsmedisinsk  " søker å forutse og unngå)

Ulykker kan være livsfarlige for mennesker, selv med relativt nylig utstyr og materialer;

For å begrense og forutse disse risikoene, brukes testprøver som er utsatt for korrosjon for å observere korrosjonstypen som er involvert, og midler for å bremse den av en eller flere kjemiske hemmere som brukes i riktig dose.

Kontrollert sirkulasjon

Slammet er eltet av en "mud mixer" (noen ganger kalt en "mud machine gun", eller mud gun blant engelsktalende).

Sirkulasjonen av denne væsken sikres av en "slamepumpe" ( "Mud hog" ); En enhet kalt "Mud collar" ("massestam with valve" på fransk) "tillater sirkulasjon av gjørmen mens den holder toppen av bunnen ren" , og et "sirkulasjonskors" ( "Mud cross" ) er plassert i " montering av brønnhode, utstyrt med sideutløp for slam ” .

Væsken sies å sirkulere i direkte sirkulasjon når den senker seg gjennom borestrengen til eller "gjørmebit " , og i omvendt sirkulasjon når den synker gjennom det ringformede rommet. Sistnevnte ("omvendt sirkulasjon") har flere fordeler:

I nærheten av boretårnet ( "borerigg" eller "rigg" ) pumpes slammet fra slamtanker ( gjørmegrop ) og injiseres i eller på borestrengen der det sprøytes med spesielle dyser boret som det aktiverer, smører, renser og avkjøles når den skjærer gjennom fjellet. Injiseringsdysene tillater kontroll av injeksjonstrykket mens de holder høy slitestyrke  ; Slammet fylt med fragmenter av knust stein (eller sand eller pastaaktig leire i tilfelle kryssing av et lag med sand eller leire) løfter dermed disse elementene ut av brønnen.

Slam kan sirkulere i borerørene, utenfor rørene i borehullet, i slanger og i groper, i åpen eller lukket krets.

Slammet kan spesielt injiseres i det ringformede rommet (" ringrommet ") mellom borestrengen og foringsrøret til røret i det borede hullet og stige langs røret og dukke opp på overflaten.

Den stigende borevæsken analyseres og rengjøres eller regenereres (i en mekanisk separasjonsenhet ("slamrens") hvor den kan gjennomgå avgassing , sandfjerning , oljefjerning og mer eller mindre omfattende filtrering ved hjelp av en vibrerende sil eller via nyere teknologier, inkludert kjemikalier via spesielle rengjøringsmidler ("mud cleanout agent" (MCA). Prosessen med regenerering av slammet kalles "Mud reclamation" for engelsktalende). Etter denne rengjøringen blir slammet deretter returnert til tanken (kalt myre eller slamtank ) og lagret mens den venter på å bli gjenbrukt eller å bli gjenstand for tilsetning av nye kjemiske tilsetningsstoffer eller andre stoffer.

For å kontrollere viskositeten brukes et Marsh viskosimeter .

Slamanalyse og overvåking

Visuell observasjon av slammet som er brakt opp, og fysisk-kjemiske analyser av slammet som er brakt opp kan informere operatøren om brønnens tilstand, naturen til lagene som er trengt inn (dette er et av måtene å logge på ) og naturen som er tilstede eller sannsynligvis produseres av en olje- eller gasskondensattank.

De "tracere" blir tilsatt til slammet eller andre borevæsker for å overvåke hvor de penetrerer underjordiske reservoarer. De gjør det spesielt mulig å observere forholdet mellom flere brønner.

Tre typer sporstoffer brukes  : fargestoffer, radioaktive sporstoffer og oppløselige ioner.

Slamforurensning, slamforurensning

De økologiske virkningene av slamutslipp har blitt studert bedre siden 1980-tallet, men samtidig fortsetter slammesammensetningen å utvikle seg, og offshore-installasjoner og utnyttelse eller forskning av ukonvensjonelle hydrokarboner gir nye problemer.

Slam kan direkte eller indirekte ( via grunnvann eller overflatemedium), muligens ved et uhell forurense miljøet, spesielt til sjøs:

Vanskelig eliminering

Arktiske og panarktiske områder

Oljetankskip ønsker å utnytte dype reservoarer og polare områder, noe som er mye dyrere. Samtidig står de overfor vanskelighetene og kostnadene ved avfallshåndtering, som ofte er vanskeligere å behandle på en økologisk måte, spesielt i de panarktiske og arktiske sonene, på grunn av frostproblemer og ustabilitet av permafrost. og miljøfølsomhet.

Offshore boring

Noen ganger er boring både offshore og i veldig kalde områder;

Nyere studier i Nordsjøen har fokusert på miljøeffektene av "oljebasert boreslam" ved å trekke på miljødata tilgjengelig fra overvåking utført rundt plattformer i Nordsjøen. Forskerne observerte at til tross for en veldig signifikant spredningseffekt på grunn av det marine miljøet, en klar forurensning av sedimentene av slammet under visse plattformer og i nærheten (f.eks: hydrokarbonnivå opptil 1000 ganger høyere i en radius på 250  m rundt plattformene enn i bakgrunnen). Imidlertid forurensning “gradient” avtar raskt å nå “bakgrunnsforurensning nivå” (regional gjennomsnittlig innhold) ved 2000-3000  m fra foten av plattformen. De biologiske effektene ser ut til å være større for oljebasert slam enn for vannbasert slam. de mest markante skadelige effektene blir generelt oppdaget i en radius på 400  m rundt plattformen; samfunn av marine organismer som går tilbake til det normale (i sin sammensetning) innenfor en radius på 400  m til 1  km . Virkningene varierer fra kvelning ved anoksi under sedimenteret slam til eutrofiering eller kjemiske økotoksisitetseffekter .

Formen og omfanget av det åpenbart forurensede området varierer; De bestemmes i stor grad av strømmen og omfanget av boreoperasjoner. Høye nivåer av hydrokarboner oppdages utenfor områdene med observerbare biologiske effekter

Tropisk skog

Regnskogen er et annet spesielt tilfelle: I den ecuadorianske Amazonas-regnskogen har Texaco og Chevron Corporation blitt saksøkt av 30 000 amasonske bosettere og urfolk for ganske enkelt å dumpe giftig avfall fra oljefeltet Lago Agrio , i enkelt "bassengavfall" ( avfallshull ) , åpent mot himmelen og ikke alltid forseglet, i full jungel  ;

Reinjeksjon

Klynger av brønner og retningsboring er i økende grad behov for å utvinne ukonvensjonelle hydrokarboner (inkludert skifergass). Imidlertid krever de store mengder oljeaktig slam, som det er forbudt å brenne og slippe ut i terrestriske økosystemer og til sjøs. For å kvitte seg med dette avfallet, har oljeindustrien spesielt utviklet verktøy for å knuse avfall (faste rester) som den kan deretter injisere i dybden med gjørmen. Statoil hadde altså allerede testet (pr1 st november 1992) reinjeksjon av totalt 40 880 fat avfallsborevæsker og avfallsstein "i de grunne formasjonene i Gullfaks-feltet" ved hjelp av en forbedret sandpumpe.

Resirkulering, testede eller regulatoriske løsninger

Dette slammet ble en gang sluppet ut i naturen. Men deres ofte høye saltinnhold og giftige eller uønskede produktinnhold utgjorde et problem. De er testet for bruk i landbruket ( Amoco i USA på 1980- / 90-tallet, promotert og testet bruken av dem i landbruket, avhengig av en "naturlig fortynning og utvasking for å redusere høye kloridnivåer. I den vandige fasen" ).

Vi testet også i den arktiske sonen (på Ellef Ringnes Island) på 1980-tallet , med støtte fra Arctic Petroleum Operators 'Association (APOA) , spredning av boreslam på tundraen (på en permafrostsone ) der utvasking av tungmetaller analyseres. kunne utføres etter utilsiktet dumping av slam i en nærliggende bekk. Mer enn tungmetallene er det saltholdigheten som så ut til å utgjøre et problem i dette tilfellet;

  • Avhengig av tilfellet, boreslam og tilhørende avfall er i dag delvis behandles på nytt og resirkuleres på stedet, og deretter slippes ut i sjøen eller inn i særskilte bassenger, og / eller sendt til land for behandling og lagring og / eller reinjiseres inn i de under jord via den brønn (løsning ofte vedtatt i Mexicogolfen, hvor et gjennomsnitt da produserer 250 tonn avfall som anses å være ufarlig; "Multiplisert av det store antallet bore- og produksjonsoperatører i denne sektoren, må avfallsproduktene til slutt bli eliminert i terrestriske steder blir forbløffende ” ). Nye løsninger blir testet for dypboreslam som kan bli betydelig forurenset av H2S eller metaller;
  • I møte med risikoen for brann eller eksplosjon, for å kontrollere og begrense risikoen, gjelder spesielle sensorer , eksplosjonssikre systemer og spesifikke sikkerhetsprosedyrer områdene i fare; arbeidstakere er normalt opplært (opplæring, øvelser) og får beskjed om å ta ad hoc sikkerhetsforanstaltninger (fra og med overholdelse av røykeforbudet .)

Hyppige problemer

Noen ganger observerer vi en " bobling av gjørmen ", (slamgassdyrking) som tilsvarer "utilsiktet tilstedeværelse i gjørmen av gass i form av mer eller mindre fine bobler"

En plutselig trykkendring i borevæsken kan skade utstyret og sette personellets sikkerhet i fare. Slamtrykket overvåkes ved hjelp av et spesielt manometer som kalles slammåler , og av nivået på gjørmetanken i tilfelle lukkede kretser.

Eventuelt væsketap indikerer for boreren en trykkendring (depresjon i dette tilfellet i det borede mediet).

Det indikerer vanligvis tilstedeværelsen av naturlige bruddsystemer eller andre hulrom i krysset terreng.

Det induserte trykkfallet kan utgjøre store problemer for boreren, og må kompenseres på overflaten ved å injisere ekstra væske med økt trykk.

Motsatt er den plutselige økningen i nivået (" mud-pit gain ") av " mud-pit " den første indikasjonen eller tegnet på begynnelsen av dannelsen av et utbrudd ( sprengning ).

Når trykket i slammet kolonnetrykket overstiger den geologiske formasjonen, hvis formasjonen er litt gjennomtrengelig, kan den sprekke, hvis ikke, hvis den er permeabel, kan den angripes av slamfiltrat (slamfiltrat) . Slammet trenger spontant og lett inn i lave porøse underlag, men en sammensetning spesielt tilpasset mer porøse underlag gjør det mulig å avsette en tynn kake (delvis leire film med lav permeabilitet) på veggene i brønnen som tetter veggen i brønnen.

Andre problemer kan oppstå:

  • Problemer oppstår hvis kaken tykner for mye inne i brønnen (som kan gå så langt som å blokkere sirkulasjonen av væsken, eller nedbrytning av driftsforholdene til formasjonen, hvis dette skjer på brønnnivået. Bruk av målrettet trening. .
  • I en meget gjennomtrengelig formasjon (veldig brutt eller veldig stor poreberg, av grustypen eller laget av grov sand som ikke er sand), kunne slammet tradisjonelt brukt av borere teoretisk invadere hele formasjonen;
    • vi bruker deretter bromidler ; disse er for eksempel kalsiumkarbonat , silikater , cellulosebaserte produkter, etc .; De må blokkere porene i fjellformasjonen, og dermed mer eller mindre tette veggene i brønnen.
    • For optimal effektivitet, er kornene bør eller elementer av tetningsmidler være av en størrelse som tilsvarer halvparten av de mellomliggende mellomrom eller mellomrom av sprekkene. Denne typen vanntetting kan likevel nedbrytes av støt (jordskjelv) i seismisk aktive områder.
  • Avhengig av underlagstype og slammetype (normalt egnet, nesten i sanntid under boring), kan forskjellige tilsetningsstoffer midlertidig eller mer holdbart forbedre tettheten og holdbarheten til "filterkaken" som dannes fra den. Gjørme på porøse vegger . Disse tilsetningsstoffene er mineraler eller kjemiske hemmere . Inhibitorer er ansvarlige for å begrense de kjemiske interaksjonene mellom berg og væske; Disse er for eksempel kalsium , kalium , bentonitt eller bentonitt salt , forskjellige naturlige og / eller syntetiske polymerer , asfalt eller gilsonitt , glykoler eller petroleumsprodukter, etc.

Bruk av biologisk nedbrytbare produkter ( cellulose , papir osv.) Kan da tillate spredning av bakterier som man generelt ønsker å unngå i nærheten av drikkevannshull, eller når det er fare for dannelse av skalerende biofilmer , og det er derfor væskene i borehullene kan inneholder også biocider . I tørre skifer (veldig følsom for vann som kan få dem til å svelle), hvis det brukes saltlake ( vanligvis kalsiumklorid ), kan den emulgeres for å hemme aktiviteten til vannet og skape osmotiske krefter som begrenser adsorpsjonen av vann ved skifer .

  • Utilsiktet dannelse av metanhydrater er mulig, selv i en oljeaktig emulsjon, hvis trykket er høyt. Det er en kilde til risiko for alvorlige ulykker eller til og med eksplosjon og ødeleggelse av en plattform (f.eks. Deepwater Horizon , med dannelse av klatrat i utstyret plassert over brønnhodet, som forhindret drift av det)

Trykkøkning

En plutselig økning i trykk kan gjenspeile tilstedeværelsen av en plugg i slamoppstrømningskretsen, eller kan bety at borekronen nettopp har gjennomboret det forseglede taket på et geologisk lag under trykk.

Boreren må søke å gjenopprette og kontrollere en trykkbalanse, ellers kan materialet brytes ned, eller til og med bokstavelig talt kastes ut (inkludert foringsrør) ut av brønnen ved en eksplosjon på grunn av et sterkt overtrykk ( Blowout eller Blow out for engelsktalende) . I nærvær av naturgass , naturgasskondensat eller tilstedeværelse av olje , kan det da oppstå en brann av boretårn , rigg eller plattform med konsekvenser for personalet og miljøet .

Skader på den geologiske formasjonen

  • den vanligste skaden er på "huden" i brønnen eller på det fjernere geologiske underlaget. Disse skadene er for eksempel:
    • Slam og faste stoffer invasjon av "geologisk matrise" fra boring. Disse faste stoffene, hvis de er fine nok, kan komme inn i porene i fjellet og blokkere dem, med en reduksjon i porøsitet. De kan skape en “hudeffekt” rundt brønnen; Dette kan også forekomme i sprekker;
    • Hevelse i leirene til den geologiske formasjonen i reservoaret. Det forårsaker også en reduksjon i permeabilitet  ;
    • utfelling av faste stoffer i den porøse geologiske matrisen på grunn av kjemiske reaksjoner (utfelling av uoppløselige salter) under blanding mellom slamfiltratet og væsken som er tilstede i formasjonen. Denne risikoen reduseres av kjemiske tilsetningsstoffer som særlig kontrollerer pH og den kjemiske reaktiviteten til noen av væskekomponentene.
    • dannelse av en emulsjon ved penetrering av slamfiltratet i den naturlige væsken i den geologiske formasjonen. Denne emulsjonen kan redusere porøsiteten til reservoaret.
  • Væsker som er spesialdesignet for hver type boring, samt rekonditionering (restaurering av en brønn) eller kompletteringsvæsker , minimerer skade på formasjonen.

Modellering og planlegging

Noen modeller matematiske og datamaskiner, og en bedre forståelse av borede underlag gjør det mulig å bedre forutsi slamens oppførsel når trykket og temperaturen øker eller reduseres.

Det blir således mindre vanskelig å planlegge injeksjon av slam og innføring av visse tilsetningsstoffer (som spesielt må ta hensyn til substratets porøsitet , dets sammensetning og mulige fragmentering og for å unngå tap av sirkulasjon).

Den modellering er også brukt for å bedre kontroll boring og komplettering av brønnen.

Det gjør det også mulig, eller hvor det er hensiktsmessig, å "drepe en brønn" (i tilfelle lekkasjer eller utilsiktet tap av kontroll, for eksempel etter en trykkøkning som har degradert utstyret eller etter tilstopping av dem ved å skalere. ).

Modellen skal også gjøre det mulig å bedre analysere oppførselen til brønnen (vegger og omgivelser) eller samspillet mellom nærliggende borehull i samme reservoar.

Slam som er beriket med mineraler (mineraloljebasert slam) , som anses som mindre giftige enn de som kombinerer vann, petroleum og diesel, er blitt utviklet eller er under utvikling.

Handler

To spesialbransjer har utviklet seg:

Mud Engineer eller Drilling Fluid Engineer

Ikke forveksles med slamloggeren , servicepersonell som er ansvarlig for å overvåke gassen eller oljen i slammet, dets kjemiske kvalitet, og for å ta prøver i det borede materialet for logging .

Den slurry ingeniør er den som, på et oljefelt, er sendt fra et serviceselskap for å bestemme arten og trykket av borevæsken eller fra et kompletteringsfluidsystem på et oljebrønn-boring og / eller gass. Han er vanligvis en ansatt i selskapet som selger kjemikaliene og tilsetningsstoffene til slammet, og er spesielt opplært i bruk av disse produktene. Uavhengige gjørmeingeniører eksisterer også. Arbeidsplanen hans ble utvidet (ofte med lange sammenhengende timer) kompensert med permisjon mellom tidspunktene for tilstedeværelse på nettsteder, han har en tendens til å bli vanlig, med et relativt konsensuelt mønster i en verden av 28 arbeidsdager (21 i Europa) etterfulgt av 28 dager av hvile (21 i Europa). Ved offshore boring brukes ny teknologi med høyere daglige kostnader. Vi prøver derfor å bore brønnene der raskere. Under disse forholdene er det økonomisk fornuftig å ha to gjørmeingeniører, og unngå nedetid ofte forbundet med problemer med borevæske. Tilstedeværelsen av to teknikere slam også reduserer kostnadene for forsikring av oljeselskapene for miljøskader som reduseres når driften utføres i beste fall. I dette tilfellet er en av ingeniørene på vakt om dagen, og den andre jobber om natten . Borevæske utgjør omtrent 10% (men denne hastigheten kan variere betydelig) i den totale kostnaden for å bore en brønn, noe som rettferdiggjør høye lønninger for dyktige gjørmeingeniører, noe som kan føre til betydelige besparelser for oljeselskapet.

Compliance Engineer

Dette er navnet som ofte er gitt til et voksende yrke siden 2000-tallet (for å være presist 2002) etter utseendet av mer presise miljøbestemmelser om syntetisk slam i USA (spesielt for Mexicogolfen på 1990-tallet. Og mer nylig for forskningen på skifergass ble sterkt kritisert for forurensning forårsaket av boring eller sprekkvæsker i tusenvis av borehull produsert i USA , spesielt fordømt av filmen Gasland ). På samme måte kan offshore-installasjoner tidligere kvitte seg med restene av syntetisk slam og giftig avfall på sjøen uten spesielle analyser eller kontroller på grunn av antatt lav toksisitet for marine organismer og rask fortynning (før noen ikke-biologisk nedbrytbare giftstoffer kan konsentreres av næringskjeden ) .

Allerede på 1990-tallet hadde mange studier fremhevet problemene med avfallshåndtering (spesielt kjemisk avfall og slam basert på syntetiske oljer eller diesel), med de første behandlingsløsningene på land som forutså utviklingen av lovgivning for offshore i Norge, først testet av Norsk Hydro (NH) på en plattform for oljefeltet Oseberg i Nordsjøen og miljø- eller sosio-miljøpåvirkninger knyttet til oljeboring og bensintankere. Samtidig utviklet offshoreinstallasjoner seg med stadig dypere borehull der temperatur og trykk og interaksjoner med mer forurensende væsker (Cf-desorpsjon fra reservoarer som er rik på kvikksølv, bly, sink, arsen, H2S, etc.) kan endre reaksjonen til slam og hydrokarboner

Nye forskrifter begrenser utslipp i sjøen eller i naturen (spesielt for syntetiske oljer).

For eksempel i Nordsjøen er det nå forbudt å slippe ut i havet uten tillatelse, og utenfor visse terskler, boreslam. Det er forbudt å tømme syntetiske oljer eller gjørme eller borekaks forurenset med OBM / SBM-kjemikalier. I Storbritannia må boreplattformer også varsle Health and Safety Executive (HMS) så raskt som utslippet er betydelig eller forurensende. De største utslippene er publisert på et nettsted, nå tilgjengelig for publikum, som fremhevet omtrent ett lite oljeutslipp per uke i Nordsjøen og mange utilsiktede utslipp av kjemikalier, spesielt på dype boreplattformer. (I 2011 var Shell og Total i ledelsen for antall ulykker).

En ny månedlig toksisitetstest

I Europa må forurenset slam sendes i land via hopp eller bearbeides på plattformer og resirkuleres.

En ny månedlig toksisitetstest er nå utført for å måle økotoksisiteten til slam og sediment . Den bruker som et bioindicator en estuarin amfi som er en velkjent forsøksdyr , lett å bakre under kontrollerte betingelser ( Leptocheirus plumulosus ) som vanligvis brukt siden 1990-årene for å studere på en standardisert måte toksisiteten av forurensede sedimenter elvemunninger. Forskjellige hastigheter med boreslam legges til miljøet til denne arten (i akvarier) for å observere og måle effekten av dem på L. plumulosus . Hvis vi ikke bare observerer dødeligheten hos voksne, men også de unge så vel som inhiberingen av deres vekst, kan subletale toksisiteter måles. Denne arten har også fordelen av å være følsom overfor forskjellige representative giftstoffer, samtidig som den er nesten ufølsom for saltinnholdet i miljøet. Testen var imidlertid kontroversiell av følgende grunner:

  1. Denne arten er ikke hjemmehørende i de fleste regulerte områder (f.eks. Mexicogolfen ); I tillegg er det en relativt motstandsdyktig estuarineart (som for eksempel støtter forurensende nivåer med en LC50 på 0,30  mg kadmium ( Cd ) per liter mot 0,19  mg / L for en annen vanlig amfipod Hyalella azteca Saussure). Det er derfor kanskje ikke representativt for arter som er mer sårbare for forurensninger som frigjøres av boreanlegg;
  2. Det er en akutt toksisitetstest og ikke en effekt av lave doser eller kronisk eksponering. I tillegg er visse forurensninger som for eksempel kvikksølv er farligere etter en viss tid ( f.eks. Kvikksølv, en potensiell forurensning i dype borehull, er alle mer bioconcentrated av næringskjeden , når den har blitt transformert til monomethylmercury av visse bakterier. Sediment I visse marine områder som er rike på olje og gass, blir økosystemer utsatt for utslipp fra titalls til hundrevis av boreplattformer som regelmessig graver nye brønner (den såkalte "multi-well" -tilnærmingen (eller "multiwell" for engelsktalende), eller i flerbrønnklynger  , det vil si med flere brønner, i retningsboring , medfører ytterligere problemer av interaksjoner mellom brønner, og mer omfattende virkninger over tid med tanke på utslipp);
  3. Testen har et stort standardavvik, og noen prøver.

Alternativer til boreslam

For relativt grunne dybder er det nå lydbor som har en roterende borestreng og fremfor alt er "kjernebor" som får sin perforeringskraft fra en bølgenerator (med høy frekvens ).

I en tilstrekkelig myk bergart kan disse borene, om ønskelig, trenge inn i bakken og berget bare ved hjelp av lydfrekvenser uten injeksjon av væske (verken vann, verken luft eller gjørme)). De brukes vanligvis til å bore og prøve overbelastninger og myke bergformasjoner. De gjør det mulig å fjerne kjerner som ikke eller bare har forandret seg litt på 100% (eller nesten 100% av borehullet) fra undergrunnen, uten avvisning og uten bruk av væsker. De tillater også borehullet når det skrider frem (derfor uten risiko for miljøforurensning).

Driftsprinsipp: det er resonansenergien som produseres inne i en enhet som kalles et "  sonisk hode  " (som inneholder to vekter i motroterende animasjon) som brukes; den kanaliseres via borerøret til borehodet (og ikke til borestrengen og derryck-lastebilen takket være et pneumatisk isolasjonssystem installert inne i selve hodet).

Se også

Relaterte artikler

Bibliografi

  • (fr) Jean-Paul Szezuka (2005), Retningsboring , Engineering og metoder  ; ENSPM, red. 3.3,Juni 2005.
  • (i) Hubbert, MK; Willis, administrerende direktør; Mekanikk for hydraulisk brudd  ; Samme. - Am. Assoc. Kjæledyr. Geol.; (Forente stater); Volum: 18; OrgUS Geological Survey ( Sammendrag )
  • (fr) Gilles de Janzé , Le gaz de schiste , Sainte-Brigitte, Éditions La Truite de Quénécan,2011, 64  s. ( ISBN  978-2-9530086-5-4 , online presentasjon )
  • (no) ASME Shale Shaker Committee (2005) Drilling Fluids Processing Handbook ( ISBN  0-7506-7775-9 )
  • (no) Kate Van Dyke (1998) Borevæsker, gjørmepumper og kondisjoneringsutstyr
  • (en) GV Chilingarian & P. ​​Vorabutr (1983) Drilling and Drilling Fluids
  • (no) GR Gray, HCH Darley og WF Rogers (1980) Sammensetningen og egenskapene til oljebrønner

Eksterne linker

Videografi

Referanser

  1. [Dictionary of Petroleum Sciences and Techniques], se delen "Mud"
  2. Henry CH Darley, George Robert Gray Sammensetning og egenskaper for boring og kompletteringsvæsker  ; 5 th  edition, (Grunnleggende prinsipper for geologi, kjemi og fysikk som gir det vitenskapelige grunnlaget for borevæsker teknologi); ( ISBN  0-87201-147-X ) , se kap. I, Introduksjon til borevæsker, 1 Sammensetning av borevæsker
  3. Kenny, Patrick, Ester-basert gjørme viser løfte om å erstatte noen oljebasert gjørme. Olje- og gassjournal. 8. november 1993; 91 (45): 88-91. ( ISSN  0030-1388 ) ( Sammendrag ).
  4. Oljefelt / Oljefelt Ordliste
  5. Schlumberger-ordliste
  6. Eksempel på slampumpe med tung tetthet
  7. , William Alexander, Sammensetning og metode for å kontrollere tapt sirkulasjon fra brønnhull , patent Patentnummer: 4836940 - Innleveringsdato: 1987-09-14, publikasjon 1989-06-06
  8. Patent: http://www.freepatentsonline.com/EP0662563.html Metode ved bruk av gellan for å redusere filtratet av vandige borevæsker] (europeisk patent EP0662563)
  9. Christian LE GALL, EXEL-MAT , “  Funksjoner av boreslam  ” , på www.exel-mat.fr (åpnet 13. november 2018 )
  10. Novak, "United States Patent" n o  4760882, datert 1988-08-02, åpnes 2012-05-17
  11. Jack R. Claycomb, Choke for å kontrollere strømmen av boreslam  ; United States Patent, konsultert 2012-05-17
  12. Jean J. Fery], Metode for sporing av brønnboreslam , amerikansk patent, datert 5. oktober 1982, konsultert 17.05.2012
  13. SYMPOSIUM. 1980. Forskning på miljøskjebne og effekter av borevæsker og borekaks . 21. - 24. januar 1980. Lake Buena Vista, Florida. Cosponsored. To flyreiser. 1122 s.
  14. Younkin, WE, Strosher, MT, og Johnson, DL 1980. Miljøvurdering av bakke disponering av avfall boreslam i Alberta; kjemi av sumpvæsker og effekter på vegetasjon og jord . Calgary: Canadian Petroleum Association. 181 s.
  15. Kustan, EH og Redshaw, AG 1982. Rapport om bortskaffelse av olje- og gassborevæske i offshore i det kanadiske nord . Styringskomite og arbeidsgruppe for industri / regjering. APOA, Calgary og Diand, Yellowknife. 9 s.
  16. FALK, MR og LAWRENCE, MJ 1973. Akutt toksisitet av komponenter fra petrokjemisk borevæske og avfall for fisk . Teknisk rapport Serienr. CEN T-31-1. Fiskeri- og marintjeneste, Operasjonsdirektoratet, Institutt for miljø, Winnipeg. 108 s.
  17. Truscott, JM Walsh, MP Burton, JF Payne, DR Idler, Effekt av akutt eksponering for råolje på noen reproduktive hormoner i laks og flyndre  ; Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Comparative Pharmacology, Volume 75, Issue 1, 1983, Pages 121-130 B. ( Sammendrag )
  18. Panarctic Oils LTD. (1982), Eksperiment av overflatebehandling av avfallsborevæsker, Hoodoo N-52-brønn, Ellef Ringnes Island , NWT Initial Report, Phase One. Konsulentrapport, mars 1982, av French Arctic Consults Ltd. 76 s.
  19. Panarctic Oils LTD. (1982), Eksperiment av overflatebehandling av borevæsker, Hoodoo N-52-brønn, Ellef Ringnes Island , NWT fase to rapport. Konsulentrapport, desember 1982, av French Arctic Consults Ltd. 57 s.
  20. 1980. Problemer med deponering av terreng, arealbruk og bortskaffelse av borevæske, Arctic Canada . Arctic 33: 794-806.
  21. 1981. Sumpstudier: IV. Forstyrrelser av permafrostterreng ved siden av undersøkende brønner, Northern Yukon Territory . Indian and Northern Affairs, Ottawa. Miljøstudier nr. 19. 41 s.
  22. HRUDEY, SE, MICHALCHUK, J., og McMULLEN, JD 1974. En foreløpig vurdering av vannforurensning fra forlatte olje- og gassboringskummer i de nordvestlige territoriene . Rapporter til arbeidsgruppen "A" om brenselavfallsvæsker i det kanadiske Arktis. Miljøverntjeneste, Nordvest-regionen, miljø Canada. 42 s.
  23. MYERS, KC, og BARKER, MH 1984. Undersøkelse av borereserven for groper og effekter av bortskaffelse av tundra ved Prudhoe Bay, Alaska, 1982-84 . Konsulentrapport for ARC0 Alaska, Inc., Prudhoe Bay, Alaska. 109 s.
  24. KUSTAN, EH og REDSHAW, AG 1982. Rapport om bortskaffelse av olje- og gassborevæske i offshore i det kanadiske nord. Styringskomite og arbeidsgruppe for industri / regjering . APOA, Calgary og DIAND, Yellowknife. 9 s.
  25. Brian Dicks, Overvåking av de biologiske effektene av Nordsjøplattformene  ; Marine Pollution Bulletin, bind 13, utgave 7, juli 1982, side 221-227
  26. Janet T. Van Buuren, Økologisk undersøkelse av en gasslekkasje fra Nordsjøen Original  ; Marine Pollution Bulletin, bind 15, utgave 8, august 1984, side 305-307
  27. JM Davies, JM Addy, RA Blackman, JR Blanchard, JE Ferbrach, DC Moore, HJ Somerville, A. Whitehead, T. Wilkinson, Rapport Miljøeffekter av bruk av oljebasert boreslam i Nordsjøen  ; Marine Pollution Bulletin Volume 15, Issue 10, October 1984, side 363–370 ( Abstract )
  28. Big Oil- artikkel ; Jungeloven  ; Vanity Fai r, mai 2007-artikkel som beskriver forholdene i oljefeltet til Lago Agrio i Ecuador
  29. Sirevag, Gunnar, Bale, Arthur, En forbedret metode for sliping og reinjisering av borekaks ; Conference Paper SPE / IADC Drilling Conference, 22.-25. Februar 1993, Amsterdam, Nederland; Society of Petroleum Engineers; doi: 10.2118 / 25758-MS; ( ISBN  978-1-55563-494-0 ) ( Sammendrag )
  30. Zimmerman, PK; Robert, JD (fra Amoco Canada Petroleum Co. Ltd., Calgary), oljebaserte borekaks behandlet av landdrift  ; Oil and Gas Journal; (USA), 1991-08-12 ( Sammendrag ), Sider 81 til 84
  31. HM fransk, Surface Deponering av avfall Drilling Fluids, Ellef Ringnes 'øy, NWT: Short-Term Observasjoner "arkivert kopi" (versjon av den 6 august 2018 på Internet Archive ) Arctic vol. 38, n o  4 (desember 1985), s.  292-302 Publisert av: Arctic Institute of North America Article Stable URL: https://www.jstor.org/stable/40511001 ( sammendrag )
  32. Louviere, RJ, Conoco Inc. Reddoch, JA, Apollo Services Inc., avhending på stedet av rigggenerert avfall via oppslemming og ringformet injeksjon  ; Conference Paper (SPE / IADC Drilling Conference); Society of Petroleum Engineer; DOI; 10.2118 / 25755-MS; SPE / IADC Drilling Conference, 22.-25. Februar 1993, Amsterdam, Nederland ( ISBN  978-1-55563-494-0 ) ( Sammendrag )
  33. N. Hamed, Studie av kinetikken av metan hydratdannelse i offshore-borevæsker med høyt trykkdifferensial-kalorimetrisk analyse, doktoravhandling, École des miner de Paris, 10.11.2006
  34. D. Dalmazzone, N. Hamed, C. Dalmazzone og L. Rousseau, Anvendelse av høytrykks DSC til kinetikken for dannelse av metanhydrat i vann-i-olje-emulsjon . J. termisk analyse og kalorimetri 2006; 85 (2), 361
  35. John Timmer Frossent metan, fra oljeutslippet til klimaendringene , Ars Technica konsultert 2010-05-16, mai 2010
  36. Eksempel (filmet) av å skille ut boreutstyr ut av brønnen Oilfield Workover Rig blåser ut tubing-Awesome Footage! og et annet eksempel filmet av et kontrollkamera
  37. Hughes, TL Kjemisk overvåking av gjørmeprodukter på borede borekaks . Forhandlingene fra den første internasjonale konferansen om helse, sikkerhet og miljø i leting og produksjon av olje og gass. Richardson, TX: Society of Petroleum Engineers of AIME; 1991;.
  38. Dixon, IMT Eksperimentell anvendelse av oljebasert slam og borekaks på havbunnsedimenter . Skjebne og effekter av olje i marine økosystemer: Forhandlingene om konferansen om oljeforurensning. Amsterdam, Nederland: Dordrecht, Nederland: Martinus Nijhoff; 23. - 27. februar 1987; 1987; 133-150.
  39. Dow, FK; Davies, JM; Raffaelli, D. Effektene av borekaks på et modell marine sedimentssystem. Havmiljøforskning. 1990; 29 (2): 103-134.
  40. Arnhus, KM; Slora, G. Stiklinger og avfallsslam . International Association of Drilling Contractors (IADC) / Society of Petroleum Engineers (SPE) Drilling Conference: Proceedings of the 1991 SPE / IADC Drilling Conference. Society of Petroleum Engineers; 1991;.
  41. Gardner, Sue Ann; Landry, D.; og Riley, J. (1994) Bibliografieffekter av olje- og gassutvikling til havs : En aktuell bevissthetsbibliografi datert 1994-03-10  ; Lincoln University of Nebraska; Fakultetets publikasjoner, UNL-biblioteker. Oppgave 114.
  42. Siskin, M.; Katritzky, AR Reaktivitet av organiske forbindelser i varmt vann: geokjemiske og teknologiske implikasjoner. Vitenskap. 10. oktober 1991; 254 (5029): 231-237.
  43. Rob Evans, Richard Cookson og Terry Macalister (The Guardian) , olje- og gassutslipp i Nordsjøen hver uke, avslører papirene; Dokumenter viser selskaper som forårsaket mer enn 100 potensielt dødelige - og i stor grad upubliserte - lekkasjer i 2009 og 2010 , 2011-07-05
  44. ASTM, 1990. Standardguide for gjennomføring av 10-dagers statiske toksisitetstester med marine og estuarine amfipoder (E1367-90) . I: Årlig ASTM-standardbok. American Society for Testing Materials, Philadelphia, PA, s.  1 ± 24.
  45. DeWitt, TH, Redmond, MS, Sewall, JE, Swartz, RC, 1992. Utvikling av en kronisk sedimenttoksisitetstest for marine bentiske amfipoder . (CBP / TRS 89/93), US EPA
  46. Emery, VL, Moore, DW, Gray, BR, Duke, BM, Gibson, AB, Wright, RB et al., 1997. Utvikling av en kronisk sub-dødelig bioanalyse ved bruk av estuarinamfipoden Leptocheirus plumulosus (Shoemaker) . Om. Toxicol. Chem. 16, 1912 ± 1920.
  47. McGee, BL, Schlekat, CE og Reinharz, E. (1993), Evaluering av subletale nivåer av sedimentforurensning ved bruk av estuarinamfipoden Leptocheirus plumulosus . Miljøtoksikologi og kjemi, 12: 577–587. doi: 10.1002 / etc.5620120317 ( Sammendrag )
  48. ex: boartlongyear, drill LS600 "Archived copy" (versjon av 6. august 2018 på Internet Archive ) , januar 2012 konsultert 2012-05-17