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化零為整 傳統海上完井系統大瘦身

化零為整 傳統海上完井系統大瘦身

Optime水下技術服務公司推出了一種全新的模塊化水下井口接入系統,能夠在不使用鉆機的情況下,完成從水下采油樹安裝到永久棄井的一系列作業服務。

作者 | Jennifer Pallanich
編譯 | 張玉亭

Optime水下技術服務公司的專家利用現有的經過現場驗證的技術設備開發了一款模塊化水下井口接入系統,該公司認為能夠為作業者節省作業費用和作業時間。

Optime公司(總部位于挪威)的首席營運主管Lovland表示,前期工程設計研究表明使用Optime公司的多功能完井系統(mCS)能夠在無鉆機的情況下完成棄井作業(P&A),與使用鉆機或輕型修井作業裝置相比,該系統能夠降低60%的作業成本。

他還指出,針對立式水下采油樹安裝作業特點,Optime改裝mCS系統進行立式水下采油樹的安裝,每口井的作業費用平均能夠節省100萬美元到200萬美元。

Lovland說:“我們相信,目前市場急需一款結構簡單、技術成熟、使用輕型工程支持船還能大幅降低作業時間和費用的工具系統?!?/span>

他說:“在Optime公司(創建于2015年),符合標準是一個流行語,我們深刻地理解符合標準這句話的含義,并且這句話始終貫徹在我們的日常工作中。但是,我需要的是一種革新,不只是作業工藝方面的革新,更重要的是技術方面的革新?!?/span>

Lovland認為當前的技術雖然先進但太過復雜,因此Optime公司對無鉆機作業技術進行了深入的分析,吸取靈感之后終于得到了他們想要的mCS系統(多功能完井系統)。

Optime公司指出,通過采用不同的配置,mCS系統能夠在各種作業工況下進行井眼和安全屏障的管理和控制。

Lovland指出:“mCS系統突出模塊化和油井全壽命周期服務的概念,能夠為水下采油樹安裝、增產作業、修井以及P&A等作業提供采油樹通信以及IWOCS服務(修井控制系統服務)。我們希望能夠大幅簡化作業流程,形成模塊化服務,不采用模塊化技術無疑將使作業過程的復雜程度翻倍?!?/span>

mCS系統包含了一種下部控制服務包(LCP),該服務包包含了水下泵等所有的控制設備,能夠省去對大型水上支持設備的需求。使用LCP時,mCS系統的其它基礎組件則起到了采油樹控制設備的作用。

在LCP上加裝一種軟管(已通過現場應用驗證),改造后,mCS系統就能夠開展各種輕型修井作業,如為增加采收率而采取的增產作業和水合物防治作業等。

綜合配置LCP和BRT(一種全新設計的屏障移除工具)之后,mCS系統就能進行采油樹安裝和投產作業(采用兩道水下安全屏障)。

在LCP上加裝井眼控制包以及其它現場作業工具(如井眼接入、修井、井下作業和鉆井作業中用到的工具)之后,mCS系統就能在無鉆機的情況下進行無隔水管P&A作業。

Lovland指出:“這就是該技術的創新和獨特之處,采用現有技術裝備,并融合到不同的系統和功能配置當中?!?/span>

與現場防噴管和壓力控制頭配合之后,LCP就能對接無隔水管輕型修井系統,并應用于封堵和棄井作業。

Lovland指出,每個功能模塊的價格都比傳統裝置要低,因為該模塊在應用時僅需要較小的工程支持船即可,不需要動用帶鉆機的鉆井船或鉆井平臺,大大降低了作業規模和整體工作量。

他還指出:“我們用的不是新技術、新裝備,事實上該系統的閥門、連接器、控制設備以及液壓軟管等裝備都是一些現場常用設備。我們所做的是重新融合上述設備的功能,對整個系統的融合改造才是真正的創新之處?!?/span>

穩步前進

Optime公司并不是以無鉆機、無隔水管P&A技術起家的,一開始主要關注于使用工程支持船進行水下采油樹安裝的設備系統開發,并在2015年完成了一套系統的設計、建造和測試工作,并進行了原型機的加工制造。

但是由于目前整個油氣行業不景氣,未開發油氣田項目的上線數量較少,水下采油樹安裝作業需求前景黯淡。因此,Optime公司決定將其工程能力進行轉化,轉而開發模塊化的技術裝備系統,并開辟已開發油氣田的服務業務,包括增產作業、修井以及p&A作業。

經過反復摸索,Optime公司將主要精力放在了對現有技術和裝備的整合方面,這些技術和裝備無需進行合格測試,通過采用模塊化理念,僅需對一些關鍵部件進行簡單的改造,改造后,同樣的設備卻能夠得到更好的效果。

之前Optime公司已經開發了專用的完井服務包,下一步就是進一步融合修井和鉆井技術。目前通過對該服務包加裝修井防噴管和電纜作業壓力控制頭,已經得到了改造后的修井服務系統。

Lovland說:“上述修井系統的成本費用約為傳統輕型修井系統的四分之一?!?/span>

他認為該系統的模塊化設計能夠為作業者提供更加靈活的作業服務。

Lovland說:“如果你的項目有20口或者30口井,雖然其中一部分井你現在不需要進行P&A作業,另一些井你可能需要進行增產作業,但是無論如何,對于這些潛在的作業需求,你都需要提前具備作業能力?!?/span>

Optime公司最近在休斯敦設立了辦公室,該公司認為墨西哥灣地區有很多井的產能比北海地區的井的要低,主要原因是北海地區的生產井增產作業的頻率較高。因此Optime認為墨西哥灣地區未來將會成為低成本增產作業服務需求的潛在市場。

同時,墨西哥灣地區還有大量的井需要開展P&A作業,對于作業者來說,他們當然更希望降低相關的成本費用。

Lovland說:“通過對兩項現場作業技術的融合,我們開發了目前行業內獨一無二首屈一指的完全無隔水管、無鉆機P&A作業系統。據我們所知,目前還沒有任何一種設備系統能夠僅使用工程支持船就能完成永久P&A作業。就該類技術而言,Optime只此一家,絕無僅有?!?/span>

他指出:該系統的核心競爭力在于很多P&A作業都需要動用費用昂貴而功能遠遠超出需求的帶鉆機的鉆井船或鉆井平臺或輕型修井裝置,而使用該mCS系統則會降低上述費用。

盡管仍然需要動用修井作業工程支持船在甲板進行油氣處理,然而使用像mCS這樣的模塊化專業設備,仍將能夠為作業者節省作業成本。

目前來說,真正實現無隔水管、無鉆機P&A作業系統的缺陷在于在必要的情況下如何保障壓井作業的安全。

Lovland說:“我們已經將安全屏障移到了水下,而普通的帶鉆機的鉆井船或鉆井平臺的安全屏障是在水面以上的。通過將安全屏障移至水下,我們真正意義上實現了作業安全保障的升級,在移除安全屏障的作業過程中甲板上不再存在油氣處理相關的風險。而且也減少了在高危作業區域作業的人員數量?!?/span>

該解決方案本身并不復雜,僅僅是將現有的零散的技術整合成為一個全新的系統。

Lovland說,盡管目前Optime的P&A作業系統還有一定的局限性,但是該模塊化系統仍能夠滿足當前75%~80%的棄井作業需求。

Lovland說:“我們不想也不需要制造一種能夠完成所有作業的系統,市場上最需要的是成本最低并且能夠滿足極端作業需求的解決方案?!?/span>

有些人對開放水域無隔水管、無鉆機P&A作業過程中可能遇到的連續油管和井眼安全屏障問題表示擔心,但是Loveland表示Optime設計了一種專門用于開放水域封堵和棄井作業的連續油管系統,設備強度更高并擴大了工程船的安全作業區域范圍。

Lovland說:“有一點非常重要,需要謹記,下堵塞器、打水泥塞或者使用其它封堵屏障如聚合物膠塞等,僅僅是所有作業中很小的一部分。但是,目前行業對于封堵和棄井作業的關注很大程度上都集中在這些較小的作業環節上?!?/span>

此外,他說在作業過程中除了采取措施保障足夠的通徑(除蠟和磨銑)、主通道和環空循環、上覆地層測試、主/次永久水泥塞空間保障、橋塞坐封、橋塞驗封、移除井口以及橋塞坐封等作業外,每個作業環節還需要確保帶壓狀態下的井眼安全。

他指出,與傳統的使用鉆井船或鉆井平臺開展P&A作業相比,Optime公司的工具系統能夠使用同一種工具系統完成所有的作業環節,并將作業成本降低40%~60%(已得到實際應用驗證)。

Lovland說,mCS系統另一優勢就是重量輕,僅40噸左右,與常規的200噸左右的防噴器相比,對于服役時間較長的井口來說更加安全。

對于那些缺乏設備信息記錄并且疲勞壽命所剩無幾的井口,如果使用200噸左右的防噴器,后果將非常嚴重,井口承受的重量過大可能導致井口破壞。我們系統的疲勞壽命比常規防噴器系統高出7500多倍,這一點非常重要,特別是對于那些已經服役20或者30年的井眼來說。

除了要降低成本費用外,mCS系統另一目標是降低占用空間。

Lovland說,我們傳統的水面與水下通訊方式以及臍帶纜系統正在發生變化,傳統的臍帶纜系統終將退出市場。

其中一個例子就是Telemark Technologies公司生產的水下液壓泵系統(已得到實際應用驗證),Telemark Technologies公司于2016年10月與Optime公司進行了合并重組,目標是在全球油氣市場上快速跟進Optime公司的低成本水下安裝技術。

水下液壓泵是專門開發為水下閥門和執行機構操作提供液壓控制壓力的設備。雖然采用該設備并不能替代臍帶纜的作用,但是可以將臍帶纜中的液壓控制管線替換成電纜,這樣就縮小了臍帶纜的直徑。但是,Telemark Technologies公司的水下液壓泵不能進行水下通訊。

mCS系統可用于多種工程支持船,對于采油樹安裝和增產作業來說,長度為70~100米,吊車能力為50噸左右的工程支持船即可滿足作業要求。對于P&A作業,需要動用一艘修井船,盡管動用鉆井船或鉆井平臺也可以完成作業,但是使用修井船的作業成本更低。

在鉆井船或鉆井平臺上使用mCS系統同樣能夠解決井口疲勞老化帶來的一些難題,能夠提高作業效率并降低作業費用。

Lovland說,在鉆井船或鉆井平臺上動用mCS系統非常方便。由于mCS系統占用空間較小、重量較輕,完全可以充分利用鉆井船或鉆井平臺上已有的油氣和泥漿管理等設備。我們的工具系統兼容性非常好,可以配合使用的工具設備到底有多少種我們自己也不清楚,像標準法蘭、標準接口、飛頭等只要用得著都可以跟我們的工具系統對接。

與Telemark Technologies公司的合并之后,Optime公司擁有了足夠的資金進行mCS系統模塊的建造。水下服務公司預測,增產作業模塊產品在2017年中期即可完成建造。

Lovland指出,Optime公司同時也在不斷地改進mCS系統的模塊化建造單元,今后建造成本將更低。

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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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