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HCS AdvantageOne—哈里伯顿新一代深水固井系统

HCS AdvantageOne—哈里伯顿新一代深水固井系统

深水、超深水固井一直是业界难题,近日,哈里伯顿推出了新一代的固井系统—HCS AdvantageOne,该系统集成性高,水泥浆混合更加精确,可选动力源,工作模式更多,适用范围更广,本期石油圈将简单介绍该技术。

来自 | Halliburton
编译 | 张德凯

HCS AdvantageOne™是哈里伯顿推出的新一代固井-井控系统,该系统专为井况复杂、作业难度高的深水、超深水的固井作业设计,同时,也可在浅水区域作业。

HCS AdvantageOne的作业压力可达20000psi,远远超过了常规固井设备作业的极限水深。同时,作业压力提高至20000psi也增加了HCS AdvantageOne的井控能力,可以用于深水BOP设备的压力测试。

水泥浆混合&搅拌

HCS系统的核心是体积为25bbl、三腔室结构的RCM® IIIr水泥浆混合模块和配备了6个输送泵的液体添加剂控制模块。对于超深水井等海上油气井的开发,液体添加剂自动测量计和泵入单元能够根据具体作业情况合理配置添加剂加量。

实际作业中,HCS放弃了传统、低效的船运和储存模式,转而根据添加顺序和加量确定添加剂的储存、运输方式,这能很大程度提高添加剂的运输效率。HCS系统的泵均使用新型不锈钢,流率调整后可快速做出反应,材料混合的也更为均匀。

最为独特的一点是,HCS系统利用相同的PLC系统控制混合模块、添加剂模块和体积为80ft3的水泥浆分离模块,大幅提高了固体原料、水和添加剂混合的准确性,使水泥浆的性能更加符合实际固井工作的需求。

HCS系统特性

1.稳定性:在线诊断软件持续评估关键设备的状态,及时提醒作业人员,预防出现设备问题,造成非生产时间。
2.安全性:HCS的远程控制能力非常可靠,能同时监测300多个参数,减少了作业人员在现场工作的时间;混合桶中先进、高效粉尘控制器能够防止混合过程中固体颗粒进入空气。
3.准确性:集成PLC控制系统提高了液体添加剂、混合水注入速率和混合器进样速率的控制准确性。
4.认证:HCS经过了哈里伯顿俄克拉荷马州Duncan测试中心的认证和性能测试,所有过程均在DNV和ABS认证人员的监测下进行,每个模块(包括Zone II级危险区域工作模块)都顺利通过了DNV和ABS的认证体系。所有的电子元件都满足ATEX应用要求,所有的泵都符合ISO 9001标准,所有的原件、设备数据包以及认证标准都符合哈里伯顿的生产、工作质量标准。

远程控制中心

深水作业中经常会钻遇窄压力窗口地层,开发商通常会选择低密度水泥浆来控制ECD。而HCS系统拥有先进的混合搅拌系统,水泥浆混合效率更高,密度更均匀,作业效果更佳,HCS这项功能对于混合含有中空玻璃微球的低密度水泥浆尤为重要,因为这些微球趋于浮在液体表面,往往混合效果不佳。

HCS的混合系统有四种独特的混合模式:

1.ADC®(自动密度控制设备):使用哈里伯顿自动密度控制系统;
2.高级密度控制:利用逻辑模块响应控制水泥/水的添加比例;
3.高级高度控制:工作原理与高级密度控制模式类似,但控制源信号由井下注入速率提供;
4.Tuned®低密度精准控制系统(TLMS):可以全程、精确控制中空玻璃微球低密度泥浆的混合过程。

系统稳定性

相对常规固井系统,HCS配备了冗余的水泥浆泵、全自动泵保护模块,为了保证准确的添加剂注入速率,HCS能够实时显示添加剂加量,所以系统整体的稳定性更高。为了进一步提高系统稳定性,HCS带有系统校验功能的健康诊断、维护预测数据模块,警报系统能够预测导致非生产时间的设备问题。PLC软件模块可以持续追踪、评价HCS系统关键设备的使用状况,采集数据与诊断系统的结合可以在发现问题后及时提醒作业人员进行维修、保护。

健康 安全 环保

这是非常重要的一点:HCS AdvantageOne是一款远程操作系统,作业人员在独立的控制室中操作,远离作业现场,有效地提高了作业安全性。该系统非常耐用,能够同时监测、控制约300个参数,还有闭路电视监控系统,作业数据可以送达世界各地,供固井专家评价参考。

HCS的远程控制功能可以与固井设备的PLC进行数据和命令交换,在作业前、中、后都可以改变固井作业参数。此外,HCS的远程管理功能增强了钻井承包商、开发商代表、钻井服务商、药剂工程师以及其它服务公司的合作,根据实时数据,多方专家通过远程合作可以得出更加准确的结论,作业会变得更加高效、安全。

HCS具有故障防护特性,这对于离海岸650km远的作业船来说十分重要,故障防护特性如下:

1.现场设备手动操作,远程操作具有冗余性;
2.通讯讯号丢失,变速器自动变空挡;
3.发动机/变速器为触发式,反应迅速。

通过使用非放射性密度计,HCS环保性能得到了很大的提高,液压油用量也大幅降低。设备的降噪外壳降低了发动机运行噪音和震动的影响,为了缓解颗粒混合过程中的粉尘影响,HCS还配备了高级粉尘控制系统。

HCS系统安装情况

HCS AdvantageOne系统采用模块化设计,极大地简化了设备的安装过程,大幅降低了安装时间,同时还能减小占地面积,可谓一举多得。

此外,可根据实际状况配置HCS AdvantageOne的动力系统,这样就可以更有效地满足作业人员的需要。

HSC系统设备配置情况

1.两个860bhp的Caterpillar C32柴油发动机;
2.两个五档位Allison S6620变速器;
3.两个哈里伯顿HT-400™泵,压缩比8.4:1;
4.一个哈里伯顿RCM IIIr混合系统,带有混合桶式除尘器;
5.一个带有搅拌机、体积为25bbl(3.97m3)RCM混合桶;
6.一个TLMS混合控制系统,配备三腔室混合桶设计;
7.一个自动密度控制(ADC)混合系统;
8.一个高级密度-高度混合控制系统;
9.基于PLC(逻辑控制器)的远程控制B级系统;
10.一个Zone II级PLC界面控制器;
11.一个安全区域数据采集界面系统;
12.一个体积为20bbl(3.18m3)、2腔室、带搅拌器的不锈钢测试罐;
13.自带六个化学添加剂注入系统;
14.自带电机驱动水力压力装置;
15.一个4×4级电机驱动离心水混合泵;
16.一个6×5级电机驱动离心循环泵;
17.一个6×5级电机驱动备用循环离心泵;
18.一个非放射性低压循环密度计;
19.一个非放射性低压井下密度计;
20.排油管汇工作压力达15000psi;
21.DME具有1个液压驱动Lo Torc®阀门;
22.一个液压驱动高压三重测试泵;
23.一个具有产品高度控制功能的液体分离器(80ft3);
24.一个带有四个电机的电机启动器;
25.降噪外壳,降低发动机噪音影响;
26.可进行预见性维护,具有自诊断模块;
27.提供操作、维修培训。

更多的作业选择

根据不同的现场状况,HCS AdvantageOne固井系统可以选择使用电动或柴油驱动进行多种固井作业,作业深度覆盖浅海和超深水区域,作业场合包括自升式钻机和钻井船。

1.双Caterpillar C15柴油发动机配置,每个发动机马力达536bhp;
2.C15发动机配备Allison4700OFS变速器;
3.配备2/3个1150bhp的GEB-22交流电机;
4.联合使用HQ2000™/HT-400泵;
5.作业压力高达20000psi,可解决深水、超深水作业难题。

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白矾
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。