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【本周專題:數字化】數字化方案提高定向鉆井精度(下)

【本周專題:數字化】數字化方案提高定向鉆井精度(下)

服務公司也在改進旋轉導向系統,以便在復雜、低作業成本的環境下更可靠地鉆井。

來自 | Eva Vigh
編譯 | 白小明 影子

隨著萬物互聯和尋求優化正在改變如今行業發展的方式,持續改進的理念也在驅動公司研究能夠與先進的軟件平臺整合的定向鉆井系統。尤其是自動化和數字技術正在幫助“定向工程師和MWD儀器工程師更快做出決策,以便使我們鉆井更高效、更可預測、更連貫?!惫锊DSperry鉆井業務線戰略業務經理Kiattisak Petpisit如是說。

實現自動化

自2017年下半年以來,基于在Bakken、Haynesville和Eagle Ford使用該系統鉆探100多口水平井的經驗,Nabors鉆井公司一直在改進和增加其RigWatch Navigator軟件平臺的功能。通過將地質導向決策無縫地結合到定向鉆井工作流程中,該軟件有助于消除更多以人工方式傳遞地質導向指令的模式,如通過電話或在線消息。通過Navigator軟件,定向工程師每鉆進30米,就接收一次自動化定向鉆井決策和指導。

Papouras稱,“軟件的邏輯正在逐漸成熟,現在正在考慮結合多種信息,如井斜、旋轉趨勢和方位角,以及現有油井的歷史數據,以確定將最佳指令發送給定向操作人員,從而獲得設計的井眼軌跡?!崩?,如果在前期井的某一深度發生漂移變化,在未來一口井的鉆進過程中,當即將鉆至同樣深度時,系統將認識到很可能也會遇到漂移變化,從而修改指令。

他繼續講道,“系統利用以前的歷史數據,告知用戶未來如何操作,并相應地修改假設。對于Navigator,我們目前一直在試圖獲得更多有效的歷史數據來告知用戶未來的指令?!?/span>

Nabors也擴展了該技術,將地質導向流程的更多用戶聯系起來。例如,對靶點的任何變更都是系統的直接輸入,Navigator將自動更新設計,這些信息將立即對參與地質導向處理的所有人員都可見,Papouras說,“Navigator將所有這些工作流程都集中到一個系統中?!?/span>

基于公司在鉆井自動化方面的經驗,Nabors也研發了ROCKIT Pilot鉆井軟件,預計將于今年第三季度開始商用。它利用井下數據旋轉頂驅位置,來自動控制井下鉆具組合,并在定向期間控制滑動鉆進。它也接受Navigator推薦的指令來自動執行滑動鉆進的整個流程。

【本周專題:數字化】數字化方案提高定向鉆井精度(下)

Nabor的ROCKIT Pilot鉆井軟件利用井下數據旋轉頂驅位置,來自動控制底部鉆具組合,并在定向時控制滑動鉆進。近期在Permian盆地,用戶使用該軟件和Navigator鉆了8口井。結果顯示,這些技術與定向工程師相比,在很多關鍵績效指標(KPI)方面表現相當或更好,如ROP、工具面控制、預滑動時間和總進尺。

Papouras表示,“Navigator引入了工具面定位、自動送鉆和工具面維護方面的最佳實踐。最終,這種自動化能力將使Nabors能夠在關鍵作業中,利用定向鉆井專家們的智慧,而不是簡單地執行滑動鉆進?!?/span>

他表示, 2017年6月至11月期間,在Permian盆地鉆的8口井的結果表明,Navigator-Pilot的組合與定向工程師相比,在很多關鍵績效指標(KPI)方面表現相當或更好?!袄?,在執行方面,我們測量了諸如ROP、工具面控制、預滑動時間和總進尺等,所有這些數據都較之前有所改善?!痹跊Q策方面,一個可衡量的關鍵績效指標,是與定向工程師相比,一井段中滑動鉆進的進尺。這些數據都非常接近。

ROCKIT Pilot和Navigator的設計都是為了與Nabor的Rigtelligent鉆井控制系統集成,該系統已安裝在了公司大部分的鉆機上。Papouras稱,通過在所有鉆機中采用通用的平臺,可以更容易將新硬件和增強功能集成到鉆機上。

一套完整的服務包

哈里伯頓Sperry鉆井公司正準備于2018年第三季度推出公司第一款推靠式旋轉導向系統(RSS)。為了加速這項新技術的開發,公司已調動了自己的鉆機來快速跟蹤測試過程,從而不影響作業公司的井。新的RSS設計堅固耐用,聚焦于改善鉆壓、扭矩和轉速(RPM)方面的能力,以便使客戶在更復雜的鉆井環境(非常規、深水和成熟油田)下獲得更佳的性能。

系統還具有先進的診斷和預測能力,用于預防性維護和改進可靠性。Petpisit說,“這源于機器學習,當工具遇到在某個頻率、強度下的特定振動時,可以學習預測振動可以持續多長時間?!?/span>

根據公司的說法,智能和自主決策能力使哈里伯頓的首款推靠式RSS與其他同類產品有所不同。該功能由咨詢系統提供,由井下處理器和井下數據提供支持。最終,哈里伯頓預計能夠將咨詢系統安裝在井底鉆具組合內。

然而,真正的區別在于其智能和自主決策能力,重點在于提高鉆井效率和可預測的性能,他補充道。該功能由鉆井咨詢系統提供,由井下數據驅動,并集成到公司的鉆井自動化平臺中。Petpisit稱,“我們正在經歷數字化轉型,我們正在建立一個企業架構,而架構的一部分就是鉆井自動化平臺,旨在幫助作業公司縮短鉆井時間?!毙碌腞SS使用先進的基于物理學的算法來計算距離鉆頭前方300米處的井眼布局。

截至2018年3月,德克薩斯州共有8口陸上油井采用了驅動自動化系統的鉆井咨詢軟件。哈里伯頓表示,在這些井中,軟件持續提供的數據顯示實際軌跡與設計目標距離不超過1米。新的RSS還提供了更好的振動管理,Petpisit稱之為“鉆井效率的克星”。該工具上的傳感器每秒鐘收集1,000組數據(如振動和旋轉數據),這些數據在工具中高速處理,然后進入全球數據庫進行實時決策。他解釋說,“工具故障模式可以與振動類型、頻率和大小相關聯。理解、識別和緩解這些振動可以減少井下工具故障?!?/span>

Sperry鉆井正在與哈里伯頓流體服務部門Baroid合作研究BaraLogix自主鉆井液測量系統,并與哈里伯頓鉆頭部門(哈里伯頓鉆頭和服務)合作開發智能鉆頭,Petpisit認為這可以提高RSS性能和井眼質量?!拔覀冋诠餐μ峁┮环N解決方案,使司鉆可以同時監控井眼清潔、壓力管理、定向控制和振動管理,同時通過使用更低成本采出更多桶油來幫助客戶實現資產價值最大化?!?/span>

用戶驅動型解決方案

在行業低迷期,服務公司都在努力提供既高效又經濟實惠的定向鉆井解決方案,大多數客戶資金短缺,做投資時猶豫不決。威德福鉆井和評價部門的RD&E總監John Clegg說,“為了能夠在更廣闊的市場競爭,服務公司需要提供對作業公司而言非常有吸引力的產品,要經濟可行。我們現在處于油價極低的環境中,這促使整個市場尋求更經濟、簡單、可靠、低成本的操作工具?!?/span>

為了應對這種市場需求,威德福正準備推出新一代RSS,這種RSS可以在油價在50美元/桶時經濟可行。首次商業試驗預計將于2018年完成。該設計融合了諸如可變井眼方向控制等特點,可以使用相同的工具鉆斜井段和分支段,同時最大限度地減少彎曲度和降低卡鉆風險。

Clegg說,客戶現在需要能夠鉆出更長水平分支段(有些情況下要達到6000米)的高性能工具,并解決其他諸如窄壓力窗口等難題。新的RSS有一個大的垃圾槽區,與地層的接觸點數量最少,這減少了卡鉆的可能性。此外,該工具可與市場上所有鉆頭兼容。

他說,RSS工具外部的所有部件都隨鉆頭一起旋轉,不存在不旋轉的套筒或其他非旋轉元件,“非旋轉套筒可能帶來麻煩。另外,設計的扶正器或工具導向頭處都沒有全保徑元件。工具上所有元件的尺寸都小于名義井眼尺寸?!?/span>

雖然威德福的RSS與市場上其他推靠式工具具有相同的設計原理,但關鍵區別在于其對井眼方向的更大可變控制。Clegg稱,“在比例控制方面,它增加了更多的改進,可以精確獲得各種井眼軌跡?!笨刂葡到y設計可用于任何井斜,可以使用同一套工具進行垂直或水平鉆井。

威德福于2016年開始設計此RSS,并于2017年初在美國進行初步測試。公司期望2018年與中東一家國家石油公司合作進行商業試驗。

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