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HCS AdvantageOne—哈里伯頓新一代深水固井系統

HCS AdvantageOne—哈里伯頓新一代深水固井系統

深水、超深水固井一直是業界難題,近日,哈里伯頓推出了新一代的固井系統—HCS AdvantageOne,該系統集成性高,水泥漿混合更加精確,可選動力源,工作模式更多,適用范圍更廣,本期石油圈將簡單介紹該技術。

來自 |?Halliburton
編譯 | 張德凱

HCS AdvantageOne?是哈里伯頓推出的新一代固井-井控系統,該系統專為井況復雜、作業難度高的深水、超深水的固井作業設計,同時,也可在淺水區域作業。

HCS AdvantageOne的作業壓力可達20000psi,遠遠超過了常規固井設備作業的極限水深。同時,作業壓力提高至20000psi也增加了HCS AdvantageOne的井控能力,可以用于深水BOP設備的壓力測試。

水泥漿混合&攪拌

HCS系統的核心是體積為25bbl、三腔室結構的RCM? IIIr水泥漿混合模塊和配備了6個輸送泵的液體添加劑控制模塊。對于超深水井等海上油氣井的開發,液體添加劑自動測量計和泵入單元能夠根據具體作業情況合理配置添加劑加量。

實際作業中,HCS放棄了傳統、低效的船運和儲存模式,轉而根據添加順序和加量確定添加劑的儲存、運輸方式,這能很大程度提高添加劑的運輸效率。HCS系統的泵均使用新型不銹鋼,流率調整后可快速做出反應,材料混合的也更為均勻。

最為獨特的一點是,HCS系統利用相同的PLC系統控制混合模塊、添加劑模塊和體積為80ft3的水泥漿分離模塊,大幅提高了固體原料、水和添加劑混合的準確性,使水泥漿的性能更加符合實際固井工作的需求。

HCS系統特性

1.穩定性:在線診斷軟件持續評估關鍵設備的狀態,及時提醒作業人員,預防出現設備問題,造成非生產時間。
2.安全性:HCS的遠程控制能力非??煽?,能同時監測300多個參數,減少了作業人員在現場工作的時間;混合桶中先進、高效粉塵控制器能夠防止混合過程中固體顆粒進入空氣。
3.準確性:集成PLC控制系統提高了液體添加劑、混合水注入速率和混合器進樣速率的控制準確性。
4.認證:HCS經過了哈里伯頓俄克拉荷馬州Duncan測試中心的認證和性能測試,所有過程均在DNV和ABS認證人員的監測下進行,每個模塊(包括Zone II級危險區域工作模塊)都順利通過了DNV和ABS的認證體系。所有的電子元件都滿足ATEX應用要求,所有的泵都符合ISO 9001標準,所有的原件、設備數據包以及認證標準都符合哈里伯頓的生產、工作質量標準。

遠程控制中心

深水作業中經常會鉆遇窄壓力窗口地層,開發商通常會選擇低密度水泥漿來控制ECD。而HCS系統擁有先進的混合攪拌系統,水泥漿混合效率更高,密度更均勻,作業效果更佳,HCS這項功能對于混合含有中空玻璃微球的低密度水泥漿尤為重要,因為這些微球趨于浮在液體表面,往往混合效果不佳。

HCS的混合系統有四種獨特的混合模式:

1.ADC?(自動密度控制設備):使用哈里伯頓自動密度控制系統;
2.高級密度控制:利用邏輯模塊響應控制水泥/水的添加比例;
3.高級高度控制:工作原理與高級密度控制模式類似,但控制源信號由井下注入速率提供;
4.Tuned?低密度精準控制系統(TLMS):可以全程、精確控制中空玻璃微球低密度泥漿的混合過程。

系統穩定性

相對常規固井系統,HCS配備了冗余的水泥漿泵、全自動泵保護模塊,為了保證準確的添加劑注入速率,HCS能夠實時顯示添加劑加量,所以系統整體的穩定性更高。為了進一步提高系統穩定性,HCS帶有系統校驗功能的健康診斷、維護預測數據模塊,警報系統能夠預測導致非生產時間的設備問題。PLC軟件模塊可以持續追蹤、評價HCS系統關鍵設備的使用狀況,采集數據與診斷系統的結合可以在發現問題后及時提醒作業人員進行維修、保護。

健康 安全 環保

這是非常重要的一點:HCS AdvantageOne是一款遠程操作系統,作業人員在獨立的控制室中操作,遠離作業現場,有效地提高了作業安全性。該系統非常耐用,能夠同時監測、控制約300個參數,還有閉路電視監控系統,作業數據可以送達世界各地,供固井專家評價參考。

HCS的遠程控制功能可以與固井設備的PLC進行數據和命令交換,在作業前、中、后都可以改變固井作業參數。此外,HCS的遠程管理功能增強了鉆井承包商、開發商代表、鉆井服務商、藥劑工程師以及其它服務公司的合作,根據實時數據,多方專家通過遠程合作可以得出更加準確的結論,作業會變得更加高效、安全。

HCS具有故障防護特性,這對于離海岸650km遠的作業船來說十分重要,故障防護特性如下:

1.現場設備手動操作,遠程操作具有冗余性;
2.通訊訊號丟失,變速器自動變空擋;
3.發動機/變速器為觸發式,反應迅速。

通過使用非放射性密度計,HCS環保性能得到了很大的提高,液壓油用量也大幅降低。設備的降噪外殼降低了發動機運行噪音和震動的影響,為了緩解顆?;旌线^程中的粉塵影響,HCS還配備了高級粉塵控制系統。

HCS系統安裝情況

HCS AdvantageOne系統采用模塊化設計,極大地簡化了設備的安裝過程,大幅降低了安裝時間,同時還能減小占地面積,可謂一舉多得。

此外,可根據實際狀況配置HCS AdvantageOne的動力系統,這樣就可以更有效地滿足作業人員的需要。

HSC系統設備配置情況

1.兩個860bhp的Caterpillar C32柴油發動機;
2.兩個五檔位Allison S6620變速器;
3.兩個哈里伯頓HT-400?泵,壓縮比8.4:1;
4.一個哈里伯頓RCM IIIr混合系統,帶有混合桶式除塵器;
5.一個帶有攪拌機、體積為25bbl(3.97m3)RCM混合桶;
6.一個TLMS混合控制系統,配備三腔室混合桶設計;
7.一個自動密度控制(ADC)混合系統;
8.一個高級密度-高度混合控制系統;
9.基于PLC(邏輯控制器)的遠程控制B級系統;
10.一個Zone II級PLC界面控制器;
11.一個安全區域數據采集界面系統;
12.一個體積為20bbl(3.18m3)、2腔室、帶攪拌器的不銹鋼測試罐;
13.自帶六個化學添加劑注入系統;
14.自帶電機驅動水力壓力裝置;
15.一個4×4級電機驅動離心水混合泵;
16.一個6×5級電機驅動離心循環泵;
17.一個6×5級電機驅動備用循環離心泵;
18.一個非放射性低壓循環密度計;
19.一個非放射性低壓井下密度計;
20.排油管匯工作壓力達15000psi;
21.DME具有1個液壓驅動Lo Torc?閥門;
22.一個液壓驅動高壓三重測試泵;
23.一個具有產品高度控制功能的液體分離器(80ft3);
24.一個帶有四個電機的電機啟動器;
25.降噪外殼,降低發動機噪音影響;
26.可進行預見性維護,具有自診斷模塊;
27.提供操作、維修培訓。

更多的作業選擇

根據不同的現場狀況,HCS AdvantageOne固井系統可以選擇使用電動或柴油驅動進行多種固井作業,作業深度覆蓋淺海和超深水區域,作業場合包括自升式鉆機和鉆井船。

1.雙Caterpillar C15柴油發動機配置,每個發動機馬力達536bhp;
2.C15發動機配備Allison4700OFS變速器;
3.配備2/3個1150bhp的GEB-22交流電機;
4.聯合使用HQ2000?/HT-400泵;
5.作業壓力高達20000psi,可解決深水、超深水作業難題。

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白礬
石油圈認證作者
畢業于中國石油大學(華東),油氣井工程碩士,長期聚焦國內外石油行業前沿技術裝備信息,具有數十萬字技術文獻翻譯經驗。
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