역순환 드릴링의 확장되는 세계

 

 

 

역순환 드릴링의 확장되는 세계

 

 

환경 친화적인 공정은 다양한 형태의 대구경 유정에 이상적입니다.

 

 

 

역순환 시추는 지속적으로 발전하고 수자원 산업과 그 이상 분야에 실질적인 이점을 제공하는 시추 기술입니다.

 

이중 튜브 역순환 드릴링의 하이브리드는 종종 DTFR이라고 불리는 이중 튜브 플러드 역 드릴링입니다. 이는 땅 위와 표면 아래 모두 민감한 생태를 보존하는 환경 친화적인 비침습적 드릴링 프로세스입니다.

 

DTFR은 천연 지층수, 추가된 깨끗한 물 및 압축 공기의 조합을 사용하여 드릴 비트 절단을 동원하여 비고결 지질학에서 중간 정도의 단단하고 부서진 암석에 이르기까지 지층에서 대구경 천공 작업을 발전시킬 수 있습니다.

85/8인치 듀얼 튜브 드릴 로드. 내부 튜브와 외부 튜브 연결이 동시에 구성됩니다.

 

 

이는 보링 벽에 유압을 부드럽게 가하여 유체 기둥을 통해 시추공에 안정화 효과를 제공하는 DTFR의 독특한 능력의 결과로 달성됩니다.

 

DTFR은 비트 면에서 트리콘 비트 내부를 통해 이동하고 RC 드릴 로드의 내부 튜브로 향하는 절단을 수용하도록 설계된 어댑터 슬리브가 장착된 트리콘 비트를 사용합니다.

 

이 하이브리드 기술은 서부 해안, 남서부 사막, 중서부 평원, 플로리다 남부 및 하와이 섬의 계약업체를 통해 전국 시추 커뮤니티에서 인기를 얻었습니다. 또한 캐나다, 호주 및 라틴 아메리카에서 국제적으로 견인력을 얻었습니다.

 

 

DTFR 적용은 일반적으로 환경 관리가 중요한 깊이가 500피트에서 3000피트에 이르는 퇴적 및/또는 변성 지질학의 대구경 수자원 우물을 수반하는 프로젝트로 특징지어집니다.

 

 

 

 

다이어그램 A. 이중 튜브 침수형 역방향 시스템 설정의 표면 보기.

 

 

 

응용

 

DTFR은 또한 우물 탈수, 환기 샤프트 건설, 페이스트 구멍, 주입 및 처리 우물과 같은 광산 업계에서 발견되는 응용 분야에도 활용되었습니다. 토목 건설 산업에서는 환경에 민감한 도시 지역에서 대구경 기초 보링을 진행하는 능력으로 명성을 얻었습니다.

 

오염 제어가 주요 관심사인 해안가 프로젝트에서 여러 번 사용되었습니다. 대구경 역순환은 석유/가스 및 지열정용 전도체 케이싱을 설정하는 동시에 인접한 식수 대수층을 보호하는 능력에서도 발판을 마련했습니다.

 

DTFR이 최근 대구경 수자원 프로젝트에 등장한 것은 업계 개척자들과 이 기술을 성공적으로 적용한 결과입니다. 그 고유한 이점은 점차적으로 전파되고 시추 커뮤니티 내에서 점점 더 많이 사용되고 있으며 고객에게 옵션으로 제공되고 있습니다.

 

 

 

 

 

 

다이어그램 B. 이중 튜브 침수형 역방향 드릴링에서 공기, 절단 및 유체의 이동.

 

 

 

 

작동 방식

다이어그램 A, B 및 C를 참조하십시오. 시추공은 시추 유체로 지속적으로 채워지고 시추공 벽과 이중 튜브 드릴 로드 외부 사이에 유체 기둥이 생성 및 유지됩니다.

 

그런 다음 압축 공기가 RC 이중 튜브 드릴 로드의 환형을 통해 구멍 아래로 흐르는 도입됩니다(공기는 외부 튜브 내부와 내부 튜브 외부 사이의 구멍 아래로 흐릅니다).

 

드릴 스트링의 바닥에 가까워지는 공기 흐름은 구멍 위쪽과 내부 튜브 내부로 방향이 변경됩니다. 공기 흐름을 내부 튜브 업홀로 방향을 바꾸는 역할을 하는 드릴 스트링 구성 요소를 "에어 인젝터 서브"라고 합니다. 그 역할은 압축된 공기를 팽창하는 내부 튜브로 방출하여 저항이 가장 적은 경로를 따라 동적 상향 흐름을 생성한 다음 공기, 시추 유체 및 시추공 절단으로 구성된 슬러리를 표면 위로 운반하는 것입니다.

 

경우에 따라 굴착 유체 슬러리의 상향 흐름을 추가로 지원하기 위해 흡입 펌프도 사용됩니다.

 

 

표면에 도달하면 슬러리는 절단물 자체 무게와 원심력을 결합하여 유체와 절단물을 분리하는 사이클론으로 들어가 분리됩니다. 일단 분리되면 절단물을 보고 접근할 수 있습니다. 다음으로, 사이클론에서 나온 굴착 유체는 셰일 셰이커로 이동하여 남은 고형물을 제거하여 청소합니다.

 

셰일 셰이커는 스크린, 중력 및 진동 에너지의 조합을 사용하는 진동 플랫폼을 활용하여 고형물을 제거하고 시추 유체를 청소합니다. 드릴링 유체에 너무 많은 고형물이 운반되어 궁극적으로 적절한 비트 및 구멍 청소를 방해하고 궁극적으로 드릴 스트링을 고착시킬 수 있으므로 드릴링 유체 청소는 DTFR 작업 내에서 중요한 단계입니다.

 

일단 청소되면 시추 유체는 유체 보유 탱크로 되돌아가고 결국 필요에 따라 시추공 상단으로 돌아갑니다. 이러한 드릴링 유체의 재순환 및 청소는 드릴링 프로세스 전반에 걸쳐 계속되는 지속적인 주기입니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

다이어그램 C. 이중 튜브 침수형 역방향 드릴링에 사용되는 바닥 구멍 어셈블리. 다음 페이지의 구멍 오프너 이미지를 참조하세요.

 

 

 

DTFR의 이점

 

DTFR은 전국 여러 지역의 대구경 도시 및 상업용 우물을 건설하는 데 필요한 기본 요구 사항과 긍정적으로 일치합니다. DTFR은 또한 환경 친화적이므로 절단 및 굴착 유체 배출을 모두 제어할 수 있어 유출 및 현장 오염을 최소화할 수 있습니다.

 

손실 순환이 있는 공기 또는 진흙 회전 드릴링의 사용을 방해할 수 있는 지층은 DTFR을 사용하여 효과적으로 드릴링할 수 있습니다. DTFR과 관련된 시추공 유체는 천천히 이동하므로 시추공 벽을 침식하지 않고 벽에 부드럽고 균일한 수압을 가하여 시추공을 보호하고 보존합니다.

 

이는 안정성을 제공하고 기존 시추 기술에서는 문제가 될 수 있는 미고결 및/또는 퇴적층에서 대구경 유정의 발전을 가능하게 합니다.

 

대부분의 경우 DTFR은 진흙이나 첨가제를 사용할 필요가 없으며 낮은 psi 공기와 저유량 굴착 유체를 모두 사용하는 비침습적 굴착 기술입니다.

 

지층은 밀봉되지 않고 시추 유체 첨가제로 포장되지 않은 채 개방된 상태로 유지됩니다. 이는 유정 개발 속도를 높이고 유정 품질과 생산을 여러 번 향상시킬 수 있다는 점에서 중요합니다.

 

DTFR 샘플은 샘플을 오염시킬 수 있는 시추공 벽에 노출되지 않으므로 공기 또는 진흙 회전 샘플보다 더 정확하다고 간주될 수 있습니다. DTFR 샘플은 내부 튜브 내에 안전하게 포함된 비트 페이스 업홀에서 수집 영역으로 직접 이동합니다.

 

샘플 역시 벤토나이트 코팅 없이 깨끗합니다. 절단 작업을 통해 현재 드릴링 중인 구조물이 즉시 드러납니다. 깨끗한 샘플을 사용하면 암석을 쉽게 식별하고 특성화할 수 있어 웰 스크린을 최적으로 배치하는 데 도움이 됩니다.

 

저압 공기만 필요합니다. 따라서 최대 속도로 작동하는 하울링 공기 압축기와 드릴 장비는 존재하지 않습니다. 오히려 이 지역은 상대적으로 조용하여 인구 밀집 지역과 야생 동물에 대한 교란을 최소화합니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

구멍 오프너는 일반적으로 시추공의 직경을 늘리기 위해 BHA의 구성 요소로 사용됩니다. 홀 오프너는 이전에 드릴링된 소직경 파일럿 보어를 따를 수 있으며, 이는 최종 대직경 보어가 완성되기 전에 보링이 수직인지 확인하는 데 사용되는 방법입니다. 또는 올바른 지질이 주어지면 구멍 오프너를 표면 가까이에 배치하고 단일 패스 접근 방식으로 원하는 시추공 직경을 얻을 수 있습니다.

 

 

 

 

 

DTFR 제한 사항

 

DTFR을 위한 툴링을 시작하려면 적절한 장비, 홀 내 도구, 셰일 셰이커 및 압축기 등 상당한 투자가 필요합니다. 그리고 DTFR 기술과 관련된 경제성은 시추공 크기가 직경이 20인치 이상일 때에만 실제로 성과를 거두기 시작합니다. 더 작은 직경의 얕은 보링은 기존의 공기 및 진흙 로터리, 케이블 도구 또는 오거 기술로 드릴링될 가능성이 더 높습니다. 대부분의 DTFR 프로젝트는 최소한 중간 구멍 깊이이며 일반적으로 범위는 500~3000피트입니다.

 

 

이중 튜브 도구는 상대적으로 무겁습니다. 따라서 리그는 적절한 후크 부하 용량(들어올리기 및 내리기 용량)을 가져야 합니다. 깊이 제한이 있을 수 있지만 충분히 큰 드릴 장비가 있는 경우 DTFR은 10,000피트 이상의 깊이에서 성공적으로 사용되었습니다.

 

드릴 현장은 상대적으로 작을 수 있지만 여전히 최소 약 125피트 평방미터로 다른 드릴링 기술이 요구하는 것보다 큽니다. DTFR은 또한 근처에 대량의 깨끗한 물을 공급할 수 있는 좋은 공급원이 필요합니다.

 

DTFR은 균질한 초경질 화성암층에서는 덜 효과적입니다. 침투율은 세분화된 형태에서 가장 좋습니다. 초대형 자갈은 너무 커서 RC 내부 튜브를 통과할 수 없으면 문제가 될 수 있습니다. DTFR은 또한 끈적끈적한 점토, 미사 및 기타 초미립자 지층을 광범위하게 드릴링하는 데 적합하지 않습니다.

 

마지막으로, 이 드릴링 기술을 활용하는 전문 지식을 갖춘 숙련된 작업자가 필요합니다.

 

 

 

현장의 목소리

다음은 전국 각지의 숙련된 DTFR 시추 계약업체의 의견입니다.

 

아이오와 주 칼로나의 Gingerich Well and Pump Service LLC

 

Klint Gingerich와 그의 형제 Korwin은 1956년에 설립된 가족 소유 운영 기업인 Gingerich Well and Pump Service의 공동 소유주입니다. Gingerich가 이중 회전 드릴링에 참여하기 시작한 것은 Klint가 이 기술을 사용하기로 결정한 2007년부터였습니다. 굴착 유체의 봉쇄 기능과 대구경 시추공의 효율적인 청소 기능을 제공합니다. DTFR에 대한 Gingerich의 주요 응용 분야는 도시 및 상업 우물 건설을 수반하는 프로젝트입니다.

 

 

Gingerich Well and Pump는 아이오와주와 주변 주의 경질 석회암 및 퇴적층에서 DTFR을 활용합니다. Klint는 20인치 이상의 보링 직경이 DTFR에 적합하다고 말합니다. 그의 승무원은 8⅝인치 OD × 5인치 ID의 맞춤형 RC 드릴 스트링을 사용합니다. Klint는 내부 튜브의 5인치 ID가 드릴 장비 상단의 5인치 관통 구멍과 일치하기 때문에 이 크기의 도구를 선택했습니다. 따라서 공통 치수를 사용하여 장비를 사용하여 달성할 수 있는 유체 흐름을 극대화합니다.

 

유체 흐름은 시추공 청소, 드릴 비트 및 시추공 전진의 전반적인 생산성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 대구경 드릴링의 핵심 요소입니다. 20인치에서 40인치 보링을 드릴링하면 매우 많은 양의 절단물이 생성되며, 달성할 수 있는 유량이 클수록 시추공에서 절단물을 더 효율적으로 제거할 수 있습니다.

 

Klint는 DTFR에 한계가 있다고 언급합니다. 그는 대구경 드릴링을 준비하는 데 드는 비용에는 적절한 드릴 장비, 홀 내 도구 및 관련 장비와 같은 상당한 투자가 필요하다고 말합니다.

 

 

 

 

 

 

Gingerich Well과 Pump Service LLC의 Dillon과 Klint Gingerich는 협력하여 Schramm TX 130과 함께 DTFR을 사용하여 지자체 우물 프로젝트를 완료했습니다.

 

 

 

 

미네소타 주 웨이트 파크의 트라우트 회사

 

CVCLD의 MGWC인 David Traut는 Traut Companies의 부사장이며 홍수 역방향은 미네소타 중부 지역에서 흔히 볼 수 있는 부서진 석회암층에 큰 직경의 우물을 뚫는 데 좋은 기술이라고 말했습니다.

 

그는 1999년에 처음으로 역배수 방식을 사용했으며, 경험을 통해 이 방법을 도시 우물에 사용하게 되었습니다. 다른 드릴링 방법에서 문제를 일으킨 손실 순환 영역은 DTFR을 사용하면 더 이상 문제가 되지 않습니다.

 

Traut는 5000갤런 굴착 유체 탱크, 공기 압축기 및 고형물 제거 장비를 포함한 드릴 장비와 보조 장비를 통합하여 상대적으로 작은 설치 공간(125피트 평방 부지 크기) 내에서 DTFR을 운영할 수 있습니다.

 

 

 

 

 

 

시추 유체에서 고형물을 제거하는 셰일 셰이커.

 

 

 

Traut는 DTFR 시추공에 필요한 공기량이 공기 회전에 비해 상대적으로 낮다고 지적합니다. 그는 대략적인 공기는 150~350psi에서 500~600cfm이며 psi는 구멍 깊이의 함수에 더 가깝다고 말합니다.

 

더 단단한 암석을 만날 때 트리콘 비트만큼 자주 사용되지는 않지만 Traut는 인터체인지(크로스오버) 위에 전환기/패커가 있는 다운홀 해머를 사용합니다. 전환기/패커는 RC 드릴 로드를 둘러싸고 시추공 벽을 부분적으로 밀봉하는 대형 고무 도넛입니다. 이는 해머로 물이 아래로 유입되는 것을 제한합니다. 홀 안정화에 영향을 미치기 위해 전환기/패커 위에 물기둥이 여전히 유지됩니다.

 

 

Traut에 망치를 사용하는 곳은 백운석과 화강암입니다. 다운홀 해머 모드에는 더 높은 압력에서 훨씬 더 많은 양의 공기가 필요합니다. Traut의 승무원은 일반적으로 325psi 이상에서 약 3000cfm을 활용하며 다시 psi는 구멍 깊이와 관련된 함수입니다.

 

 

 

 

 

 

이중 튜브 침수형 역방향 드릴링을 사용하면 샘플이 매우 정확합니다. 사진 제공 Traut Company.

 

 

 

Traut는 이중 튜브 드릴 스트링이 기존 드릴 스트링으로도 사용된다고 덧붙였습니다. 시추공 드릴링이 시작될 때 강력한 상향 흐름을 유지하는 데 필요한 동적 흡입을 시작하기 위해 충분한 헤드 차압이 생성될 때 DTFR 프로세스에 침수가 필요하므로 처음 50피트에서 80피트까지는 기존 방식으로 드릴링해야 합니다. 많은 드릴러는 기존 드릴링에서 DTFR로 왕복할 수 있도록 드릴을 설정합니다. 예를 들어 끈적끈적한 점토층이 두꺼운 경우 시추공은 다음과 같이 기존 방식으로 천공할 수 있습니다.

DTFR로 돌아가기 전에 점토를 통과하여 전진하는 것이 더 빠른 방법일 수 있습니다.

 

 

위스콘신 주 와펀의 시립 우물과 펌프

Mason Rens는 두 개의 Foremost 이중 로터리 드릴을 운영하는 Municipal Well and Pump의 수석 시추공입니다. Rens는 수년간의 대구경 우물 시추 경험을 통해 그의 회사가 다양한 요인을 기반으로 DTFR이 선호하는 우물 건설 방법이라는 결론을 내렸다고 말합니다.

 

첫째, DTFR은 현장 절단액 배출을 완벽하게 제어하여 오염을 최소화합니다. DTFR은 또한 비침습적 드릴링 방법입니다. Rens의 관점에서 볼 때 공기 회전 드릴링처럼 시추공을 침식하지 않으며 비압밀 지층에서도 시추공 안정성을 유지합니다.

 

DTFR에는 벤토나이트와 굴착 유체 첨가제가 필요하지 않으므로 지층이 부자연스럽게 포장되거나 밀봉되지 않습니다. 따라서 유정 개발은 더 빠르고 완벽할 수 있으며, 유정의 품질과 생산량은 유체 첨가제가 사용되는 유정보다 몇 배나 향상될 수 있습니다.

 

또한 Rens는 시추공 벽에 노출되지 않고 비트 면에서 내부 튜브의 표면까지 절단이 빠르고 직접적으로 이동하기 때문에 DTFR을 사용한 샘플 정확도가 우수하다고 말합니다.

 

DTFR은 내부 튜브 내의 절단 샘플을 포함하고 보호하며 정밀 조사를 위해 표면에 직접 신속하게 전달하여 형성 변화를 빠르고 정확하게 식별할 수 있습니다. Rens는 이것이 최적의 스크린 배치의 핵심이라고 언급합니다.

 

Rens가 언급한 또 다른 측면은 사이트 소음 감소입니다. 드릴 장비와 압축기는 모두 공기 회전 장비에 비해 활동 수준이 감소된 상태에서 작동하며 이는 안전 기능 외에도 연료 소비가 적다는 것을 의미합니다.

 

DTFR을 사용하면 단일 350psi 압축기가 대구경 보링에도 적합합니다. 백업 압축기와 부스터는 필요하지 않습니다.

 

Rens는 DTFR을 활용한 생산이 위스콘신과 일리노이에서 흔히 볼 수 있는 퇴적층에서 매우 우수하다고 강조합니다. 그는 이것이 사암, 모래, 자갈과 같은 입상 구조물에 특히 해당된다고 덧붙였습니다.

 

 

요약

DTFR은 주로 비고결, 퇴적 또는 변성 부서진/파쇄된 지층에서 그 자체를 구별합니다. 이는 저에너지 시추 기술로 확고한 명성을 얻었으며, 비고결 지질학에서 대구경 시추공을 고유하게 발전시키는 동시에 주요 환경 봉쇄 이점을 제공합니다.

 

 

시추 세계가 DTFR에 대해 더 잘 알게 되면서 수자원 산업 및 기타 분야에서의 적용에 있어서 지속적인 혁신을 보게 될 것입니다.