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威德福用HEX系統應對極端井下環境

Weatherford HeatWave Extreme(HWE)

來自威德福的HEX系統從電子元件到彈性材料,每個組件都針對可靠性、耐超高溫、高壓和振動等特性進行了優化。

來自 | E&P
編譯 | 白小明

在進行海上高溫油田鉆井時,傳統的LWD工具經常出現故障。因此,作業公司可能會采取大量的降溫措施,導致操作時間和費用增加,然而效果不盡如人意,有時甚至完全收不到數據。威德福通過與一家在泰國灣進行海上油田開發的大型勘探開發公司合作,設計了超高溫LWD服務。經過兩輪開發,HeatWave Extreme(HEX)服務于今年5月份發布。該服務可在高達200 ℃的溫度下提供全面的實時和記錄存儲數據,包括伽馬射線、電阻率、中子孔隙度、密度、井徑和環空壓力數據。

案例研究

近年來,高溫高壓的鉆井環境界限正在迅速擴大。2011年,鉆井作業遇到的最大井下溫度僅為182℃,而四年后,最高溫度上升至213℃。

作業公司在維持鉆井參數的同時,要獲得可靠的裸眼測井數據,面臨著高風險的選擇。選擇之一是繼續向下鉆進但要犧牲井眼軌跡控制,因此必須采用電纜測井獲得巖石物理數據,這樣增加了成本;另一選擇是使用降溫技術,但這會降低ROP并增加成本;第三個選擇是放棄潛在的生產油藏。

泰國灣地區刷新了當今許多極端井下溫度的記錄。為了獲得超高溫井可靠的實時巖石物理數據,一家大型勘探開發公司希望找到一家服務公司來合作開發新技術。2006年,威德福設計了針對極端環境的測井(HEL)系統,這是首款能夠在高達175℃溫度環境下進行測井的LWD系統。

基于威德?,F有的LWD技術能力,HEL系統及HEX服務的每個組件(從電子元件到彈性材料)都經過重新設計,以獲得最佳的可靠性,同時承受超高的溫度和振動。

Weatherford HeatWave Extreme(HWE)

開發團隊將該項目分為兩個階段。

開發第一階段

在第一階段,團隊研發了4-3/4-in的MWD系統,采用壓力調制泥漿脈沖遙測技術在極端溫度下傳輸測量數據和工具面數值。該系統包括一個方向測量傳感器,使用正交三軸加速度計和磁力計來提供旋轉傾角和方位角。

對于井筒和環空壓力的測量,石英傳感器提供了能夠計算等效循環密度(ECD)的數據。這些傳感器還可以在接單根期間傳輸停泵最小和最大ECD數據,這對于孔隙壓力/破裂壓力梯度窗口較窄的井非常關鍵。它們還可以傳輸根據同時采集的數據計算出的井下差壓值,從而無需在地面進行計算。徑向安裝的蓋革米勒管可以獲得實時和存儲記錄的伽馬射線數據。

為了提高高溫環境下中子孔隙度測量數據的可靠性,該團隊設計了徑向安裝的氦-3管,可以測量巖石基質和孔隙流體間的反應,并發射中子以確定地層孔隙度。

第一階段實現了完整的伽馬射線服務,使操作人員能夠進行儲層模型關聯,測量頁巖體積,并確定極端環境中的井眼布局。

Weatherford HeatWave Extreme(HWE)

威德福與在泰國灣從事勘探開發作業的一家大型公司共同設計HEX系統并進行現場驗證

電阻率和密度系統

在第二階段,開發團隊研制了一款完全補償的雙頻電阻率工具。該工具有2個集中安裝的接收器天線,且在每個天線上下20-in、30-in、46-in間隔的地方各有3個發射器。工具的工作頻率為2 MHz和400 KHz,可以提供不同測量深度和垂直分辨率的一系列曲線。

該團隊對中子孔隙度工具進行了升級,包含了密度測量。密度工具含閃爍探測器,用于測量來自安裝在節箍上的化學源的伽馬射線散射。密度探測器包括淺、深度測量系統,包含鎢屏蔽確保僅向地層發射伽馬射線。電阻率服務能夠確定油氣原始資源量,計算含水飽和度和孔隙壓力。中子密度服務可以確定含水飽和度、巖性和孔隙度。

這一開發階段還包括一個全新的預防性維護計劃,以跟蹤溫度和振動頻率并相應地調整維護計劃。最終形成的LWD工具串,可在200℃溫度環境下連續作業200小時,在不采取降溫措施的情況下,210℃的環境下“存活”4小時,顯著降低了非生產時間(NPT)和超高溫高壓環境下總體鉆井成本。

在第二階段結束時,一套完整的可以在極端環境下作業的標準三項LWD系統已準備就緒,隨時可以應用于現場。設計團隊在第二階段還設計了另外一套6-3/4-in的高溫LWD工具,可以應用于6-in到8-1/2-in的井眼。

海上油氣開發會戰

作為泰國灣海域高溫高壓鉆井活動的一部分,作業公司在幾口井采用了LWD系統。該系統為在高達200℃的溫度下采集伽馬射線、電阻率、中子孔隙度、井徑和環空壓力以及密度數據提供了可靠方法。

HEX總成的高溫傳感器總共運行2932小時,鉆井進尺74906m,其中溫度超過175℃的時間為947小時。該系統總共作業了37口井,沒有出現任何工具故障,也沒有發生入井無信號的情況以及安全事件,NPT小于1%。

每口井的作業中,井隊均未采取降溫措施就鉆達了總井深。另外采用該技術后,總鉆井時間減少了28%,即每口井減少20小時,相當于每口井節約了15萬美元,整個會戰期間共節約690萬美元。

威德福研制的標準三項LWD系統,可以應用于全世界井溫最高的井,提供可靠、高質量的油藏描述數據;定位產層;實時調整鉆井策略。HEX LWD服務不僅可以提供可靠的高溫高壓井LWD數據,還無需多次入井和采取其他降溫措施。

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