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技術精簡 引領海洋油氣發展創新(下)

技術精簡 引領海洋油氣發展創新(下)

形狀記憶聚合物技術,井下電液流量控制&監測技術,可溶解工具以及大口徑海底安全系統,得益于這些技術的進步,水下完井技術的發展最好的時代或許已經到來。

來自 | Karen Boman
編譯 | 驚蟄 影子

如果要使邊際海洋油田開采具有經濟效益,那么下一次的海洋完井方案技術浪潮就必須持續關注降本和提效。

雪佛龍執行副總裁Jay Johnson在2018年3月6日紐約舉行安全分析會議上表示:“得益于海底增壓泵和長距離動力/通信功能,雪佛龍能夠在墨西哥灣深水區域進行長距離的管線回接,擴大了管道覆蓋范圍,進一步提高了現有基礎設施利用率?!?/span>

他說:“我們通過提高效率、創新技術和推廣標準化,降低了深水開發成本”。得益于這一戰略,雪佛龍自2014年以來將其在墨西哥灣的完井時間縮短了40%以上。

對于未來的發展,全電動海底基礎設施、自我管理井是該公司當前考慮的現場開發解決方案。

BHGE副總裁Jim Sessions說:“開發商們正在加緊研究如何在減少作業人員的同時完成更苛刻的作業,這不僅能降低HSE風險,還能節約海上平臺人工成本?;诹髅襟w視頻和音頻功能的改進,作業專家能夠從陸上中央設施為海上平臺提供咨詢和監控服務?!?/span>

然而,在海底工廠變得更加普及之前,海底技術還需要進一步開發,特別是建造用于低成本油/水分離的海底發電機和變壓器。

Martinsen說:“由于成本原因,完整的海底加工設施開發只能在特定的海上區塊進行。隨著油價的回升,運營商將開始從這些方面進行思考,并更好地發展這一方案?!?/span>

Rystad預計在未來五年內會有更多的傳統海底開發項目開建,例如井筒與浮式生產儲存和卸載油輪的連接。

對運營商來,單純的海底管道回接回報率非常高,投資一般可以在五年內收回,而傳統海上油田開發收回成本則需要十年?;诖?,相對于陸地頁巖的短開發周期,海底項目才顯現出了足夠的競爭力。

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今年的海底管道回接項目數量增加明顯,達到了30個,而2015和2016年分別為21和 18個。

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相比于2017年,深水采油樹安裝數量實現了翻倍。

在接下來的5~7年,只要油價保持在高位,油氣行業將會出現一波海底工廠浪潮。

Martinsen說:“如果他們取得成功,那將解開北極海底開發難題,因為無需在地面接觸冰山?!盧ystad估計,石油需要保持在70美元/桶左右,才能使這些非常規產品具有吸引力。

生產封隔器坐封 無需修井作業

為了滿足開發商商的海底完井需求,國民油井華高(NOV)不斷帶來能夠提高效率和可靠性的技術。今年早些時候,該公司對其封隔器坐封系統進行了現場試驗,該系統采用了i-Seat技術,這是其d-Solve“可溶解技術平臺”的最新成果。新系統為集成設計,在沒有修井的情況下即可坐封生產封隔器,無需進行多次電纜或牽引器作業。

NOV區域經理Tom Kol?y說:“i-Seat技術應用中,通過在封隔器下部安裝一個接收器,隨后投擲可溶解球,其與接收器形成密封,即可保持一定時間的壓力,完成坐封。隨著時間延長,密封球逐漸溶解,無需移除,井筒即可投入生產。為了在鹵鹽環境中幫助球快速溶解,NOV新研發除了一種金屬材料?!?/span>

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在實際應用過程中,i-Seat短節(左側)與完井管串連接,作為一個整體下入井筒。今年的早些時候,NOV對i-Seat和最新可溶解球(右側)技術進行了現場測試。該系統無需修井作業,即可實現封隔器坐封。首先將i-Seat短節安裝在封隔器下部,隨后投出可溶解密封球,即可保持一定的壓力,幫助完成坐封。作業完成后,球體經過一段時間自動溶解,無需移出即可投入生產。

在現場測試中,NOV與北海的開發商合作,通過使用i-Seat,消除了封隔器坐封中電纜、牽引器相關費用和風險,同時由于地面設備得到簡化,開井前無需繁瑣的設備清理工作。在傳統的封隔器坐封操作中,首先通過下入電纜打開井內安全閥,隨后使用牽引器控制止回閥,最后使用電纜投擲、回收坐封塞,步驟非常繁瑣。

在此次測試中,開發商需要可溶解球保持5,000 psi的壓力30分鐘,然后在24小時內溶解。在模擬井下條件的全面測試和鑒定程序中,i-Seat符合作業設計的條件和操作范圍。

自8月起,i-Seat先后應用于三口井,都取得了成功,管柱和環空測試結果也證實封隔器已成功坐封。借助于NOV的復合技術,相比于常規坐封手段,平均每口井都節約了6天的作業時間,作業成本和作業風險也顯著降低。此外,在緊急情況下,該技術還可用于靜壓封隔器的坐封。

Kol?y說:“在北海,這些鉆機的費用約為20~30萬美金/天,所以對于開發商來說,通過提高作業效率來減少6天的作業時間是非常有意義的?!?/span>

此外,NOV正在與一家北海開發商合作,共同開發ReAct完井循環閥。這是一種安裝于生產封隔器上方、支持遠程操作的循環裝置,可實現更高效的海底完井作業。據悉,開發商計劃于2019年在該公司大型海底開發項目中大規模使用ReAct技術(點擊查看原文)。

Kol?y說:“目前,我們正在嘗試將機械滑套與電子壓力傳感器結合,以便能夠遠程發送信號,從而控制機械裝置執行特定的操作。在完井作業中,我們正在從地面發出信號,將工具開啟,隨后從管線注入輕質流體,達到替換重質流體的目的。工作完成匯總,通過在地面發出信號即可將工具關閉?!?/span>

雖然許多水下項目仍屬于標準壓力和溫度類別,但NOV沒有停止開發HPHT解決方案,包括15K壓力等級系統,以及通過有線鉆桿獲得實時海底完井數據的基礎設施。

永恒的安全問題

海底完井技術不僅要滿足行業降本提效的需求,還必須保持運營安全性。2019年,哈里伯頓更新了DASH電動液壓(點擊查看原文)和VETO液壓大口徑海底安全系統,幫助保持完井安全性。

這兩個系統都可用于水平/垂直井,與采油樹配合使用,在使用中與油管掛下入工具連接為一體,幫助控制上部完井的安全性。工具目前有兩種規格,6-3/8 in的壓力評級為15,000 psi,7-3/8 in壓力評級為10,000 psi.

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哈里伯頓的VETO液壓水下安全系統幫助開發商完成試井、完井工具下入和修井作業。VETO系統包含一個水下測試樹、一個固定閥、一個防噴閥及其他輔助配件,確保水下著陸的安全性。

在VETO的幫助下,操作人員可進行試井、完井工具配置和修井作業。該系統包括海底測試樹、固定閥、防噴閥以及包其他確保海底著陸系統安全的其他輔助部件。

在潛水區的作業中,VETO通過液壓直接控制臍帶電纜。由于深水作業中的臍帶電纜更長,會造成反應時間延遲,7-3/8 in的VETO系統與DASH電液控制系統完全兼容。

對于深水作業,VETO通過電纜將關井指令轉化為電液信號,實現對臍帶的控制。

該系統還可以在緊急情況下短時間內(6s內)實現海洋油井的關閉,并在10秒內進行緊急斷開。哈里伯頓業務經理Richard Broad表示,目前,反應時間最快的同類技術也需要15秒左右,VETO的優勢可謂巨大,該系統還允許實時數據傳輸,實現對井筒狀況的全面感知理解。

他說:“因此,我們現在不再使用8,000~10,000英尺的臍帶進行傳輸和工具操作,無論水深如何,我們直接控制工具,控制點基本都在工具上部,同時還提供所有功能的完全、直接液壓冗余控制。這提高了系統可靠性,同時還具有成本效益?!?/span>

“在緊急情況下,例如惡劣天氣、定位丟失或突發的井控問題,我們必須在井筒中放置緊急屏障,最終實現關閉海底試驗樹,而電液控制具有這一功能?!?/span>

通過與井下和地面控制端相結合,VETO可以實現最佳性能分析,避免引起非生產時間,最大限度地提高復雜深水完井著陸管柱操作的效率。同時,VETO可對關鍵井隔離、壓力控制和緊急斷開功能提供高速響應,確保作業安全性。

VETO和DASH技術的結合使得作業人員能夠對BOP深入了解,包括檢查系統中的壓力、溫度、方向、傾斜度和張力等。通過使用傳感器,完井管串著陸相對于BOP和油管掛的位置和方向、張力(高達100磅)以及管柱內的扭矩可以實時監控。

Broad說:“哈里伯頓將繼續發展、完善這兩項技術。延續模塊化主題,同時降低系統和控制復雜性,從而減少鉆機時間,最大限度地降低風險并最大化客戶的資產價值?!?/span>

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