logo
专注油气领域
与独立思考者同行

卡钻风险和损失降至最低 这到底是什么智能工具?

卡钻风险和损失降至最低 这到底是什么智能工具?

卡钻是钻井过程中经常发生的事故,如何将卡钻风险和损失降至最低一直是困扰钻井作业者的难题。《国内外智能钻完井技术调研报告》中介绍了一种智能工具,可轻松解决这一难题,这究竟是什么神秘工具呢?

来自 | IDT
编译 | 魏亚蒙

卡钻可谓是钻机的噩梦,困扰着大多数的钻井活动。在钻具受卡严重的情况下,还需要丢掉BHA工具、废弃井眼,这也是作业者最不期望发生的、代价最高的钻井事故。可以说,它与诸如井控事故、井漏、钻机设备故障等事件的严重性不相上下,平均每年约耗费几十亿美元的钻井费用。

在过去30年中,钻井作业量大幅度增加,随之而来的卡钻问题也变得越来越普遍。大多数卡钻事故发生的根本原因是井眼清洁度差,它也是全世界一半以上钻井事故的根本原因。

2008年,Gordon Hunter(一位经验丰富的钻井经理,曾在Shell、BP、Total等一些油公司担任技术顾问)决定为这一长期普遍性问题寻求解决方案,他与著名工程公司Cutting&Wear合作,共同成立了一家公司:智能钻井工具(Intelligent drilling tools,IDT)。专门研发智能井下工具,解决井眼清洁和卡钻的难题,其中,iDisc智能循环和丢手工具便是IDT公司最经典的代表作。

iDisc智能循环和丢手工具不仅能提供井眼清洗管理方案,还能在没有繁琐、费时的地面干预的帮助下,解决卡钻问题。如果钻柱始终具备这些能力,就可以通过高效的井眼清洁和减少对传统钻井支持手段的依赖(电缆/炸药/化学药剂)来节约钻井成本,可同时为直井、大斜度井和水平井提供及时且可控的卡钻解决方案。

iDisc是如何工作的?

卡钻风险和损失降至最低 这到底是什么智能工具?

iDisc工具有独特的断开机制,它通过机械震动仪、压力传感器和近位传感器等感知井下环境,判断工具是否遇卡。如果井下传感器发出异常信号,iDisc会做出判断,认为钻具卡住,进入“聆听”模式,同时,继续寻找信号。如果信号恢复正常,则iDisc也回复正常工作模式,否则,15分钟以后,iDisc进入“倒计时”模式,持续读取信号2h(可根据不同需求进行设定)之后,进入“断开”模式,等待接收最终确认以进行丢手操作。

iDisc工具的特点

1.循环阀安装的位置具有多样性;
2.无需通过投球作业进行地面干预;
3.传动轴和分段式夹紧装置进行科学设计、性能稳定;
4.具备联锁的机械、电子和软件安全系统以控制丢手;
5.具有双重触发机制,100%冗余机制(有备用触发机制);
6.具有传感器冗余的模块电子组件;
7.可对触发机制和电子元件进行系统检查;
8.工具可靠耐用;
9.为全井眼工具;
10.自载智能判断系统,无需地面激发;
11.耗电低,电池寿命长;
12.维保简单方便;
13.地面操纵器可提供工具的状态信息,在丢手过程中指导司钻操作。

iDisc工具优势

1.循环短节在钻进过程中提高了井眼清洗能力,完钻后可快速洗井,还能在不通过井底钻具组合(BHA)的情况下大量排出堵漏材料(LCM);
2.可以在多个位置打开循环阀,进行井眼清洁,无需投球作业;
3.在所有井中,不论钻井设计如何,都可以进行控制式的丢手作业;
4.操作人员可以根据现场实际情况来选择丢手时机;
5.无需配备专门的操作人员,井队员工就可以自行进行丢手作业;
6.无地面设备;
7.在全过程的任何时候都可以中止丢手指令;
8.如果后期需要进行打捞,丢手工具会留下特殊的用于打捞的剖面;
9.管柱上可以接入带有不同程序的iDisc工具,可在不同位置进行选择性丢手;
10.可将卡钻风险和损失降至最低,增加了钻井设计方案的可行性。

为什么要使用iDisc工具?

1.连同BHA一起下入iDisc工具有助于控制有可能会出现的卡钻现象,及时进行井眼清洗和解卡作业。iDisc工具可以连接在BHA和/或者加重钻杆(HWDP)上下入井内,通过设置不同的参数来明确iDisc工具的特性。它们具有自载智能功能,能对BHA卡钻进行识别。只需按照流程操作,向需要触发的iDisc工具发送最终信号即可。

2.大斜度井和水平井在没有爬行器牵引的情况下是不能使用电缆作业的。通过下入iDisc工具,作业者可以在任何深度、任何角度进行丢手作业。

3.节约成本。下入iDisc工具后,就不必再花时间等待电缆作业人员或者受到后勤服务的限制,丢手的决定权随时掌握现场操作人员手中。且iDisc的打捞剖面非常干净,以便下入沉重的带震击器的BHA进行打捞作业。

4.安全。下入iDisc工具后,作业者不必再进行有风险的操作,比如通过向下活动钻具倒扣来帮助爆炸松扣起出钻具等,也避免了危险物品(如化学切割弹等)的运输。

提问&回答

Q:是否适用于所有的井型?
A:是的,垂直井、斜井、水平井、大位移延伸井(ERD)和高温高压井(HTHP),都没问题。

Q:工作原理是什么呢?
A:传感器不断向自载处理器发送信号,处理器通过逻辑序列判定工具是否被卡。但是工具在进入丢手模式/断开模式之前还需要满足几个条件。之后操作人员就可以向工具发送丢手的确认指令。
随后工具开始进行丢手倒计时,在这个过程中,操作手随时可以中止丢手指令。倒计时长度可以由操作手自行设定。一旦倒计时完成,工具会等待最终的丢手指令。当它接收到信号后,便可触发启动机制。

Q:如何确定工具不会提前丢手?
A:iDisc有几重安全保障以避免无意的丢手操作。
首先,iDisc工具备有设计简单的机械安全联锁,在操作夹紧装置(进行丢手)并给电机供电之前必须解开这个联锁。只有在自载传感器和系统认定工具已被卡之后才能进行供电。另外,iDisc具有“失效保护”安全模式,如果它检测到任何传感器有异常,它都不会进入丢手模式,且所有的传感器和电子元件都有备用件。
此外,在工具进入丢手模式之前还必须符合一个逻辑序列,逻辑序列将所有的工况都考虑在内,包括起下钻、钻进、循环和一些静止的工况,比如在进入套管鞋后滑割大绳等等。最终的丢手指令是通过操作者手动下达的,如果工具不处于丢手模式,它不会进行物理上的丢手操作。

Q:如何判断工具是否正常工作?
A:在工具入井之前可以很容易的通过Healthcheck判断工具是否正常。

Q:工具是否耐用?
A:iDisc工具可以将扭矩和张力/压力分离,跟钻杆的钻具接头一样耐用。

Q:工具是否可靠?
A:所有的电子元件都满足标准,接受了高温测试,能满足苛刻的井下条件。所有iDisc工具都接受了行业标准化的冲击和振动测试。

Q:是否需要一名专门的地面操作人员?
A:不需要,一般来讲,定向井工程师或者油公司钻井监督就可以参考完整的操作指南进行操作。另外,还可选择使用地面操纵器,它可以根据井下工具的特殊情况进行编程,在丢手过程中指导操作人员进行操作。

Q:iDisc工具有哪些尺寸呢?
A:这个工具现有标准8″和6″两种尺寸。

本文节选自《国内外智能钻完井技术调研报告》,该报告囊括了国内外在智能钻完井领域的重要研究成果以及最新装备信息,内容近7万字,由中海油多位技术专家审核,且受到了石油企业和高校的一致认可。如果您对此报告感兴趣或者想要了解更多同类技术,请联系我们或者在下方留言。

英文原文请点击 (展开/收缩)

未经允许,不得转载本站任何文章:

柠檬
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。如需获取更多技术资料,请联系我们。

评论 抢沙发