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智能化勢頭猛烈,修井豈能固步自封

智能化勢頭猛烈,修井豈能固步自封

井下工具智能化與遠程輔助決策相結合,有助于作業者采取更主動的修井措施。

來自丨Kelli Ainsworth Robinson
編譯丨TOM

隨著油田傳感器與數字技術日益成熟,油氣行業越來越依賴實時數據來優化修井作業。如今的修井作業中,井下數據能決定作業的成敗。而我們知道,在現今低油價的行情下,作業者是無法承受失敗的。

通用旗下的貝克休斯(BHGE)公司智能修井產品經理Lei Fang表示:“按照以往經驗,修井失敗的主要原因之一,是作業者與服務商只能猜測井下的狀況。這些猜測只是基于地面的測量。然而,地面讀數通常不能提供該井全面的實際狀況。特別是在大位移井中,修井作業可能發生在離地面數英里的地方?!?/span>

他還表示:“當你進行修井作業時,這些井已經老化,你無法了解它們目前的狀況,因此作業時會存在很多風險。如果沒有實時數據,這將會是個大挑戰。因為會造成非生產時間(NPT),以及很多不必要的井下事件?!?/span>

近年來,服務公司一直在加強修井工具的數據收集能力,以實現對井下狀況的實時了解。如果修井作業沒有按照設計進行或井下發生意外,作業者就能夠進行實時調整。目前的修井工具可以測量一系列的數據,包括振動、溫度、壓力、鉆壓(WOB)以及工具面角度。所有的這些測量值都能用來避免代價高昂的作業失敗與非生產時間。

數據分析也開始在修井作業中發揮作用。分析實時數據,為如何應對修井期間遇到的井下挑戰提供具體建議。BHGE的數字化油田服務副總裁Anil Wadhwa說:“在建井過程中,服務商提供實時數據與可視化就已足夠。但在過去幾年內,發展重點已經轉向了‘答案產品’,服務商需要利用復雜的算法來分析數據,以解決特定的作業挑戰或井下狀況。此類方法通過監測一些主要指標,可提高實時數據解釋的質量與可靠性,并將意外事件發生概率降至最低?!?/span>

Lei Fang說道:“公司還會更進一步,利用井整個生命周期收集到的數據,不僅僅是修井作業期間,以實現更主動的修井措施。目前業內修井措施非常被動。當發生問題后,才會尋求服務商的幫助。但是,如果我們擁有足夠的數據,就可以采取主動的修井措施,從而避免大規模的生產中斷。為了實現這一目標,我們必須收集覆蓋油井、甚至油田的整個生命周期的大數據集。這說明我們需要建立一個作業流程,但還有很多機會尚待探索?!?/span>

智能修井

業內的各個領域都迫切需要提高作業效率,這推動了修井作業向智能化發展。Lei Fang說:“服務商在修井作業中最糟糕的就是犯錯,這會迫使作業者暫停建井作業或停產。很顯然,如果服務商只能在沒有井下數據幫助的情況下進行修井作業,會更容易犯錯誤。若是你不能正確修井,修井作業會讓事情變得更糟。對我來說,這就充分說明了井下信息的重要性?!?/span>

在2017年年中,BHGE推出了xSight智能修井平臺,可在修井作業期間提供實時井下監測。該系統由底部鉆具組合(BHA)與鉆桿組成,鉆具配備了傳感器,用于測量扭矩、鉆壓、壓力、振動、工具面角度以及溫度。數據通過泥漿脈沖遙測,無線傳輸到地面。這種通信是雙向的,因此也可以利用泥漿脈沖將命令發送至底部鉆具組合,以改變數據采集速率或正采集的數據類型。采集到的數據被輸入到軟件程序進行解釋,然后將其可視化呈現。數據輸入與可視化可以在作業現場查看,也可以全天候的獲得遠程咨詢支持。

截止2018年1月,利用xSight平臺能夠提供三種服務:優化與定向服務,套管接箍定位器(CCL)服務以及綜合套管開窗服務。定向與優化服務可讓作業者在打撈落魚或斜向器開窗側鉆時,了解底部鉆具組合在井眼或套管中的狀態。當作業者進行磨銑或坐封橋塞時,套管接箍定位器服務利用密度與磁性測量,來檢查套管接箍。最后一個綜合套管開窗服務結合了套管接箍定位器服務,以及定向與優化服務。該服務的對象是深水作業。通常情況下,作業者會在套管開窗之前下入線纜,以確定斜向器的位置以及磨銑套管的方向。Lei Fang表示:“若是利用xSight服務,您就能識別出套管接箍,并決定將斜向器置于何處。然后您可以定向造斜器,并優化磨銑參數。利用井下實時數據,這些只需一趟鉆就能完成。因為該技術能夠通過鉆桿實時定位套管接箍,它可以讓您無需在套管開窗作業前下一趟線纜?!?/span>

xSight的底部鉆具組合可承受300℉的高溫,20000 psi的壓力,并可運用于鉆井液、完井液,以及海水。迄今為止,該平臺主要用于打撈落魚、磨銑、洗井、造斜器套管開窗以及安裝與回收封隔器。

最近,BHGE將xSight優化服務應用到了墨西哥灣的一口深水井。該井在26254 ft處坐封封隔器失敗,作業者需要移除該封隔器,然后在封隔器上端棄井,并重新完井。該系統與打撈工具一趟下入,此工具是為了回收密封組件與錨鎖銷。xSight提供的數據顯示已經有40000?lb的力作用在密封組件上,而地面測壓儀還未顯示出密封組件已經接合。若作業者只依靠地面讀數,他們將無法意識到組件已經結合,而是會繼續施加載荷,這很有可能會損壞底部鉆具組合上的打撈工具。

一旦密封組件被接合,載荷與張力傳感器獲得的井下數據就會顯示打撈工具已經抓住了落魚。這證實了落魚確實被接觸到,并能回收它。Lei Fang表示:“如果沒有井下數據證實已經接合到落魚,作業者就會有浪費打撈作業時間的風險。你花費了一天或是下了兩趟工具來打撈落魚,并且你覺得你已經打撈成功。你不會愿意又耗費了24或36小時來起鉆,最后只是發現你并沒有打撈到落魚?!?/span>

Lei Fang還表示:“xSight服務可與BHGE公司的WellLink RT數字平臺一起運行,該平臺可在鉆井與修井作業中提供遠程決策支持。該解決方案于2014年推出,有助于將數據直接從xSight傳輸至WellLink RT平臺,以便在平臺、客戶辦公室或BHGE的遠程作業中心進行可視化分析?!?/span>

油田服務數字副總裁Wadhwa先生說:“遠程作業中心的專家可以觀察到井內狀況,若現場人員在修井作業時遇到困難,專家們可以協助他們做決定。它將專業知識與實時數據相結合,能夠最大限度的縮短停工時間并提高作業效果?!?/span>

Wadhwa先生補充道:“由于經濟低迷以及人員變化大,油氣行業損失了大量專家,因此決策支持變得特別有用。我們公司目前大部分員工都沒有數十年的工作經驗。但WellLink平臺能讓他們緊密協作,利用在遠程作業中心的其他人員的專業知識?!?/span>

強大的功能

斯倫貝謝自2009年推出ACTive實時井下連續油管服務以來,一直在運用嵌入光纖的連續油管管柱。自那時起,該公司就致力于擴大ACTive平臺的作業能力,目標是在高溫高壓條件下進行磨銑或射孔作業時,能夠提供分布式溫度與振動的測量。2017年3月,斯倫貝謝推出了新一代橋塞射孔系統,即ACTive OptiFIRE連續油管實時可選擇式射孔與激活系統。

OptiFIRE的原始版本于2015年已經投入商用。利用該系統,作業者只需下入一趟連續油管,就能夠對多達10個層位進行射孔作業。該系統通過光纖遙測發送指令,控制射孔槍何時激活。一旦激活射孔槍,它就能監測到局部沖擊以及壓力與溫度的驟增。斯倫貝謝修井市場與技術副總裁,Teoman Altinkopru表示:“因為我們在工具上安裝了加速度、壓力與溫度傳感器,所以我們不僅可以根據需求來激活射孔槍,而且還能夠在地面主動的監測射孔作業?!?/span>

然而,上述技術雖然可以進行單趟多次射孔作業,但它不能安裝橋塞,因此還需額外的下入一趟連續油管。利用連續油管安裝橋塞會面臨一個挑戰,如果橋塞沒有完全坐封,連續油管可能會卡在井中。Altinkopru先生解釋道:“當橋塞沒能夠完全坐封,可能是由于井筒內套管、碎屑以及遺留在井內的壓裂砂,或者是由于橋塞與安裝工具本身的故障。若是橋塞沒能成功坐封,這就會造成連續油管無法與橋塞分離。然后你的井中全是連續油管,它還帶著射孔槍以及坐封了一半的橋塞,你根本無法將它起至井口?!?/span>

Altinkopru還表示:“為了使OptiFIRE系統擁有安裝橋塞的能力,斯倫貝謝研發了一種釋放機制,當激活時會釋放橋塞,以便可以從井中取出連續油管。釋放命令就是通過光纖遙感傳輸。這就使作業者能夠利用該系統。單趟完成安裝橋塞與射孔作業?!?/span>

該系統于2017年被部署在剛果海上Nene Marine油田的一口淺水井中。該油田的第一口開發井,下了三趟鉆,分別是安裝橋塞作業、射孔作業以及洗井作業。斯倫貝謝將自己的橋塞射孔ACTive OptiFIRE系統應用于該油田的其他井中。

智能化勢頭猛烈,修井豈能固步自封

運用ACTive OptiFIRE射孔服務

該系統與斯倫貝謝可鉆式橋塞與壓裂塞、坐封工具、3.125in射孔槍以及套管接箍定位器一起下入至井底。只需一趟鉆,就能完成橋塞坐封與激活射孔槍,并能確認激活成功。該系統省去了兩趟連續油管,為作業者節約了36小時的工期以及60萬美元。

通過為ACTive平臺開發更多的新功能,斯倫貝謝正在進一步優化連續油管修井技術。目前,該平臺是由鋰電池供電,這限制了連續油管在井下的作業時長。不過,該公司正對其Inconel Fiber(IFC)電源技術進行現場測試。這項技術將銅線整合到連續油管中,布置在用于遙測與傳輸測量值的光纖旁。

Altinkopru先生說:“工具的井下時間將不再局限于電池的使用壽命,因為我們從地面沿著IFC向井下工具持續輸送電力。不僅如此,鋰電池的儲存與處理也很昂貴。而且鋰電池也難以運輸,因為有些航空公司會由于其過熱著火的風險而拒絕運輸鋰電池?!?。

Altinkopru先生最后表示:“目前正在中東與北海進行現場測試,ACTive平臺被大量應用于這些地方。斯倫貝謝的目標是在2018年底將這項技術商業化?!?/span>

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