ケーシングセット手法とそのセメンチングデザ
インについて
令和４年１月27日
ハリバートン・オーバーシィーズ・リミテッド
遠藤© 2021 Halliburton. All rights reserved.

聡目次▪ セメンチングの目的▪ ベストなセメンチングを行うためには▪ 地熱井のセメンチングの難しさ▪ 問題事象についてセメンチング時に考慮するべき事柄▪ 圧潰▪ セメントの種類▪ 各ケーシングのセメンチング手法▪ 各セメンチングデザイン▪ サーフェスケーシングのセメンチング手法▪ プロダクションケーシングのセメンチング手法» 注意点© 2021 Halliburton. All rights reserved.

2

セメンチングの目的▪ 地層間の導通防止▪ ケーシングのサポート▪ 逸水区間からの隔離▪ 不必要な層からの生産防止▪ ケーシングの腐食防止▪ベストは、ZERO Free water、適切な圧縮強度を持ったセメントを100％置換する© 2021 Halliburton. All rights reserved.

3

ベストなセメンチングを行うためには▪ ZERO Free water：セメントデザインの考慮が必要▪ 比重 温度 圧縮強度
▪ 置換効率を上げる-CAMPS▪ シミュレーションによる置換効率計算» Centralization: スタンドオフ計算によりセントラライザーの位置設定によるケーシングの位置の最適化» Annular Fluid Velocity: ポンプレートの最適化» Mud Properties：泥水特性▪ Pipe Movement: 管動を行い 流速に変化を与える▪ Spacers and Flushes: スペーサーの使用 セメントと泥水のコンタミネーション防止、置換効率を上げる▪ これらの作業を行える機材及び立地条件© 2021 Halliburton. All rights reserved.

4

ベストなセメンチングを行うためには▪ セメントスラリーデザイン▪ 比重は、地層破壊圧（等価泥水比重：Equivalent Mud Weightに換算)を超えないようにデザインする▪ Thickening Timeは、作業時間+1.5hr または作業時間x1.7～2.3▪ 坑底の温度、圧力© 2021 Halliburton. All rights reserved.

5

ベストなセメンチングを行うためには▪ 置換効率を上げる▪ Centralizationで使うスタンドオフとは» 同心円間隔のアニュラスとケーシングとの差＝A-B▪ 同心円間隔» 予想される間隔の差＝C▪ 予想される間隔» 上記の差を100分率にしたもの▪ C/(A-B) x 100

ACB© 2021 Halliburton. All rights reserved.

6

ベストなセメンチングを行うためには▪ 置換効率を上げる▪ このようなことを避けるためスタンドオフは可能な限りよくする！

地層セメント泥水C
ケーシング© 2021 Halliburton. All rights reserved.

7

ベストなセメンチングを行うためには▪ スタンドオフシミュレーション© 2021 Halliburton. All rights reserved.

8

ベストなセメンチングを行うためには▪ 置換効率を上げる▪ Centralization: セントラライゼーションのシミュレーション© 2021 Halliburton. All rights reserved.

9

ベストなセメンチングを行うためには▪ 置換効率を上げる▪ Centralization: セントラライゼーションのシュミレーション© 2021 Halliburton. All rights reserved.

10

ベストなセメンチングを行うためには▪ 置換効率を上げる▪ Annular Fluid velocity© 2021 Halliburton. All rights reserved.

11等価循環比重(ECD) 検討

最大静水圧勾配© 2021 Halliburton. All rights reserved.

12

ベストなセメンチングを行うためには▪ 置換効率を上げる▪ Mud Properties» 適切な泥水特性▪ 出来る限り低粘性» ゲル泥水を切り離す» カッティングス除去» 坑内で均一な粘性▪ Pipe Movement

循環及びパイプを動かすのは:» カッティングスがなくなる» 坑内の泥水が適切な特性になる© 2021 Halliburton. All rights reserved.

13

セメンチング前の調泥循環は、少なくとも2坑内容量% Hole Circulating

120100806040
2000123

Hole Volumes Pumped© 2021 Halliburton. All rights reserved.

1445

ベストなセメンチングを行うためには▪ Spacers and Flushes – スペーサー及びフラッシュ▪ 主な役割» 泥水除去» 泥水とセメントを隔離▪ ベストプラクティス» アニュラス300 mコラム 及び 10 分のコンタクトタイム» 3D シミュレーションを行い、必要スペーサー量を確認© 2021 Halliburton. All rights reserved.

15地熱井のセメンチングの難しさ▪ 地域による特性▪ 温度勾配▪ 逸泥▪ 弱い地層▪ ガスや水層▪ 噴気後の温度上昇による２重管部の圧潰、座屈▪ 限られた立地条件© 2021 Halliburton. All rights reserved.

16

セメンチング計画時に考慮しておくべき問題事象について▪ 二重管部の圧潰▪ 置換が悪かったことにより残った水が温度膨張により圧潰、また、セメンチング不良によるケーシングの伸縮による座屈» スペーサーとプラグ不使用による泥水や先行水とセメントスラリーとのコンタミ▪ トップアップセメンチングを行ったときにセメントトップ上に残っていた水分による圧潰» 水分量の把握が難しい© 2021 Halliburton. All rights reserved.

17

セメンチング計画時に考慮しておくべき問題事象について▪ セメントの種類▪ 普通セメント（ポルトランドセメント）27℃～77℃▪ APIクラスGセメント 27℃～93℃▪ 地熱井セメント クラスGセメント以上の高温環境▪ 低比重セメント▪ 膨張性セメント▪ Non-Portland セメント

© 2021 Halliburton. All rights reserved.

18

セメンチング計画時に考慮しておくべき問題事象について▪ セメントの種類▪ 地熱井セメント» クラスGセメント＋42.8%シリカフラワー▪ 高温でのセメント強度の劣化を防止▪ 低比重セメント» 地熱井セメント＋軽量骨材（ガラスビーズ）または、パーライト、フラアッシュバルーンなどの天然物▪ Non-Portland» アルミナセメント© 2021 Halliburton. All rights reserved.

19

セメンチング計画時に考慮しておくべき問題事象について▪ セメント種類▪ Non-Portland» アルミナセメント-Therma LockCement▪ 対酸性にすぐれています▪ 対高温にすぐれています▪ 低い浸透率で腐食に強い
欠点として、敏感である（チェック体制が確立され、USでは、多量に流通し始めている）

また、ポルトランドセメントと混ざると反応する―セメントタ
ンク、ミキサーをきれいにする必要あり© 2021 Halliburton. All rights reserved.

20

各ケーシングのセメンチング手法▪ サーフェスケーシング▪ 2-プラグセメンチング（二栓式）▪ インナーストリングセメンチング▪ プロダクションケーシング▪ ライナー▪ ライナー、タイバック▪ ２-プラグセメンチング▪ ２ステージセメンチング© 2021 Halliburton. All rights reserved.

21

サーフェスケーシングのセメンチング手法▪ 2 プラグセメンチング(二栓式）▪ トップ及びボトムプラグを使用し、セメントスラリーと坑内流体が混ざらないようにセメントスラリーを隔離» 長所：▪ セメントスラリー挿入後、リグポンプの後押し中にポンプレートを上げることができ、置換効率が良くなる。

» 短所：▪ 後押し開始後、セメントスラリー量の調整がつかない© 2021 Halliburton. All rights reserved.

22サーフェスケーシングのセメンチング手法▪ インナーストリング式▪ フロートカラーやシューにインナーストリングアダプターを差し込んでセメントを挿入する» 長所：▪ セメントスラリー量の調整可能
逸泥が予想される現場では、状況に応じてセメントスラリー量を作業中に増やすことも可能» 短所：▪ セメントスラリーの作液スピードでポンプレートが決まり、置換効率が低い© 2021 Halliburton. All rights reserved.

23サーフェスケーシングのセメンチング手法▪ 地表までセメントの回帰がない場合▪ トップアップセメンチングを行うベースー

浅層との遮断、坑口装置、噴出防止装置の» 各地域によって行い方は異なるが、▪ 1．良いセメントリターンが回帰した時のみ、セメントトップの降下に合わせてセメントスラリーを送入▪ 2．WOC後にトップアップセメンチングを行う▪ 圧潰のリスクがある場合は、玉砂利等での対応© 2021 Halliburton. All rights reserved.

24

プロダクションケーシングのセメンチング手法▪ 9 5/8” ライナー 仕上げ▪ 9 5/8” ライナー、タイバック仕上げ▪ 9 5/8” ケーシング 仕上げ▪ 2 プラグセメンチング▪ 2 ステージセメンチング© 2021 Halliburton. All rights reserved.

25

プロダクションケーシングの手法▪ ライナー 仕上げ▪ 13 3/8”に9 5/8” ライナーをセットしてセメンチング作業を行う。
» 長所：▪ 13 3/8” ケーシングがプロダクションケーシングになる場合、蒸気量を増やせる▪ 水頭圧を減らせるので逸泥の可能性を減らせる» 短所：▪ 生産時に13 3/8”ケーシングのダメージの影響を受けやすい▪ ライナー作業時、２プラグを使用しての作業が難しく、セメントと泥水のコンタミが起きやすい© 2021 Halliburton. All rights reserved.

26

プロダクションケーシングの手法▪ ライナー、タイバック▪ ライナーセメンチングを行った後タイバックを行う» 長所：▪ サーフェスケーシングの影響を排除できる▪ 逸泥を考慮しなくて良い» 短所：▪ ライナーラップの健全性確保− ライナーセメンチング時のセメントトップをどうするか− セメントが立ち上がらなかった
ときのスクイズの行い方© 2021 Halliburton. All rights reserved.

27

プロダクションケーシングの手法▪ 2ステージセメンチング▪ セメンチングを2段階に分けて行う» 長所：▪ セメンチングを多段階に分けて行うことができ、地層への水頭圧を下げることができる» 短所：▪ 作業中の逸泥に対応するのは難しい© 2021 Halliburton. All rights reserved.

28

セメンチングの注意点▪ 必ず手順書を確認する（井戸の状況を把握する）▪ インナーストリング» セメントスラリーの送入を止める判断はだれが出すのか» 一時止めて スラリートップの降下を確認する算段» 時間設定 スラリー量▪ 2 プラグセメンチング» ボトムプラグがフロートカラーに到達し、ラプチャーディスクが割れるまでリターンが止まる 割れた時に一時的に泥水のリターンが増える» 逸泥が発生した時 後押しのレートを下げるのかどうか» プラグ到達直前のリターン状況を確認しておく© 2021 Halliburton. All rights reserved.

29

セメンチングの注意点▪ 必ず手順書を確認する（井戸の状況を把握する）▪ ライナーセメンチング» どのようなセメンチングにするのか» ライナーラップをどうするか。。。大きく2つに分かれます。
▪ ライナーラップ部にセメントがあり圧力の保持− 多少ラップ部に液体が残っても問題ないを入れる

将来的にスキャブライナー▪ ライナーラップはタイバックを行うのでセメントの充填が必要− ラップ部に液体が残っては圧壊につながる− ライナーハンガートップのセメントがあるときやない場合のフローチャートを作成• 実際にいろいろな局面に遭遇すると瞬時の判断が難しい© 2021 Halliburton. All rights reserved.

30

セメンチングの注意点▪ ライナーセメンチング▪ ライナーラップ部にセメントがあり圧力の保持» ライナートップまでセメントがない
場合は、ウォーターポケットが予想されタイバックをすると2重管部の圧潰が懸念される» 圧力は保持できるのであれば、そのままの状態で井戸を使用する» その後、13 3/8“ケーシングにトラブルがあればScab Linerで対応© 2021 Halliburton. All rights reserved.

31

セメンチングの注意点▪ ライナーセメンチング▪ ライナーラップはタイバックを行うのでセメントの充填が必要▪ ライナーセメンティング後、ライナー上部にセメントリターンがあるが、水位がじわじわと下がっているときーさあ、どうしますか？
» セメンチング中にリターンが止まってしまったーさあ、どうしますか？
▪ どのようなときにもすぐ対処できるよう、フローチャートに従う− 判断を誤るとセメントトップが、ライナーラップの中で固まることになる• 情報入手(圧力、逸泥量、水位）を心がけ、セメントトップの把握• セメントスラリーのThickening Timeを考慮した時間軸• ライナーラップを上部から洗い流すことで再度作業は可能© 2021 Halliburton. All rights reserved.

32

セメンチングの注意点▪ ライナーラップスクイズの難しさ▪ 逸泥量、水位（セメントトップの把握）» セメントトップがライナー近くまで下がりそうなときにThickening Timeと水位でどう判断するか、ライナーラップ内にセメントトップがとどまりウォーターポケットができないようにすることが必要» 手順書に従うことが必要© 2021 Halliburton. All rights reserved.

33

セメンチングの注意点▪ ライナーラップスクイズの難しさ▪ 実際によくあるのが» 水位が、100mから200mのところで、ライナートップの50mぐらい上からセメントスラリーを送入すると、水位が下がっていきます» 後押し量も計算して、予想されるセメントトップを常時把握が必要» セメントトップは、水位から予想するしかない▪ この深さで対応できる水位計▪ もし、ライナーラップ内を洗い流す時を考慮してすぐ対応できるようにしておく▪ 状況によっては、パッカーを使用しの圧入圧まで上げられるとベスト▪ 数回行っても改善が見られないときもある。

タイバックに必要な水頭© 2021 Halliburton. All rights reserved.

34

セメンチングの注意点▪ ライナータイバック▪ ライナーセメンチング後にタイバックセメ
ンチング時のセメントの水頭圧をライナーラップが保持することを加圧テストで確認▪ 順調にいけば、タイバックケーシングは、良好なセメントが得られる作業» CAMPSのCAMSで対応© 2021 Halliburton. All rights reserved.

35

最近の作業▪ ライナー2ステージ
セメンチング© 2021 Halliburton. All rights reserved.

36

難しい地熱井のセメンチングの中で▪ 地域にあったセメンチング手法の確立▪ 作業にあったセメントスラリーのデザイン▪ 計画時にシミュレーションの活用▪ CAMPS-置換効率をよくする。
▪ 作業時は手順書に従う-判断を誤らない▪ ケーシングセメンチング前の逸泥は止めておく© 2021 Halliburton. All rights reserved.

37

© 2021 Halliburton. All rights reserved.

38