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【本周專題:固井】推動深水固井發展新技術(三)

【本周專題:固井】推動深水固井發展新技術(三)

反擠固井、液體添加劑正解決著狹窄壓力窗口和淺水流動問題;而新的扶正器,則正在努力讓套管通過日益嚴苛的限制區域。

來自 | Kelli Ainsworth
編譯 | 影子

在海上油井的表面層段,超壓淺層沉積物的淺水流動在套管和固井作業中稱得上是一個挑戰。在深水中,超壓帶與泥線接近,所以相對于水深和深水鉆井技術來說,這一問題帶來的挑戰可能會加劇。Halliburton公司固井業務經理Simon Turton說,“當我們在整個層段進行固井時,我們必須設計出一種能夠保持淺水流動的漿體,而不是讓它發生滲透?!?/span>

為了對抗淺水流動,Halliburton開發了一種葉天水泥添加劑—Deep FX-L,它能使水泥在平均11分鐘內達到臨界凝膠強度,并阻止淺水流動。另外,它可以通過調節硅酸鈣水合物來建立凝膠強度。Halliburton相關人員表示,如果沒有這種添加劑,這個過程將需要耗費幾個小時。標準凝膠強度被定義為500磅/平方英尺。

Turton說,“當水泥漿達到這個數量時,認為它是氣、油、水或其他可能流動的物質都難以穿透的?!痹撎砑觿]有現有泥漿的限制,在重質水泥和輕質水泥中均可應用。

Deep FX-L添加劑已經在墨西哥深水灣進行了現場試驗,目前正在實現商業化。

該公司還在為進一步可能發生的挑戰去開發添加劑?!拔覀兂30l現,鉆得越深,我們可能就需要使用越輕的水泥?!泵芏刃∮?5.8pg的輕質水泥石通常用來獲得較低的ECD,以保持作業過程中的壓力在孔隙壓力和壓裂梯度范圍內。

有幾種方法可以配制輕質水泥。首先是向水泥中添加更多的水,但是這可能會損害水泥的最終性能;添加氣相(例如氮氣)可以制造輕質泡沫水泥,但鉆臺上通常沒有足夠的空間來容納氣體相關設備,包括罐和氮氣轉換設備;配制輕質水泥最后一種方法就是使用輕質顆粒添加劑。

Halliburton準備在今年晚些時候推出一種新型輕質顆粒添加劑Liquilite。它由懸浮于液相中的中控玻璃球組成,并在水泥下入到井下的過程中添加到水泥中?,F有的輕質水泥通常是在混合和泵入井下之前,使用摻入了干燥水泥的空心玻璃球。這種工藝使得玻璃球在混合水泥和轉移干水泥使很容易被壓縮,尤其是在這兩個過程都需要施加壓力的情況下,更易破碎。服務公司則必須用更多的玻璃球來補償破碎的部分。使用Liquilite添加劑,可以避免這種現象,降低添加劑的成本。

Liquilite和Deep FX-L添加劑都是在水泥被泵入井下的過程中添加進去的,不存在與水泥的預混合。如果有必要,作業人員可以增加或減少添加劑的使用量?!叭绻麄儾恍枰?,那么就避免了浪費或其他處理成本。這樣做還可以保證留下的水泥都是干凈的,用于下一次作業?!?/span>

Halliburton公司的Advantage-1深水固井裝置于2015年設計并建造,可將液體添加劑混入到水泥中,然后泵入環空。除了25桶三組分混合系統,該裝置還配備了一個6泵液體添加劑系統,并配有自動計量和抽油裝置?;赑LC的系統可以在鉆機上的任何位置實現運行。

為確保系統的可靠性,Halliburton將健康診斷內置到執行預測性維護的單元中,提醒機組在發生任何潛在故障之前發出警報。該診斷軟件可以監控300多個與系統關鍵組件相關的參數,并提供所有維護需求的警報。

在評估固井質量時,水泥密度和套管厚度對于傳統的聲學水泥評估工具來說是一個巨大的挑戰。這些工具往往要么不能正確檢測到輕質或泡沫水泥的存在,要么就認為這些水泥與地層或套管膠結不良。

Baker Hughes的Integrity eXplorer固井評估服務產品負責人Rajdeep Das表示,“測量輕質水泥漿已經成為業界的一個長期挑戰?!绷硪环矫?,這些技術還可能會收到重質流體的干擾,進而干擾固井評價。作業人員依靠準確的固井評估數據來確定水泥是否與套管和地層膠結良好,并提供所需的層間隔離。Das表示,“對于運營商來說,了解是否有層間隔離,對進一步的鉆探作業是非常重要的?!?/span>

2015年中旬,公司推出了采用電磁-聲波換能器傳感器技術的Integrity eXplorer固井評估服務。這些傳感器可以沿套管本身產生和傳播剪切波和蘭姆波,從而提供對套管的水泥膠結聲學測量。Das說,“這是目前唯一能產生水平剪切波的換能器?!?/span>

在使用傳統固井評估服務對輕質水泥進行評估時,運營商通常會遇到一個問題:這種水泥經常在深水中使用。輕質或污染的水泥具有較低的聲阻抗,傳統固井評估服務往往會誤解成只有部分或者根本不存在膠結。

另外,換能器還產生蘭姆波,這些蘭姆波能檢測到微小環空的存在,即水泥和套管之間微小的微米級間隙。大多數固井評估服務都會定期將微小環空歸類為脫膠。Das說,“正確地把它作為微小環空來檢測是非常重要的,這樣作業人員就可以確定是否有必要進行修復?!眰鹘y的固井評估服務不能正確識別處微小環空,那么作業人員就不得不對套管進行加壓,并且進行額外的作業,來進一步檢測微小環空。但是Integrity eXplorer的換能器產生的是蘭姆波,因此可以在進行固井評估的同時檢測處微小環空。

電磁聲學傳感器技術還可以在厚套管存在的條件下進行高質量的固井評估。Das說,“由于井下壓力高,深水作為主要市場之一,往往會使用大量的厚壁套管。在深水固井評估方面,我認為,通過厚壁套管評估固井質量是目前存在的最大挑戰之一?!陛^厚的套管,往往會被誤解為存在大量的水泥?!疤坠茉胶?,獲得環形材料的精確測量就越關鍵。我們相信這項技術已經克服了這一障礙,并且能夠提供足夠的測量準確性?!?/span>

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