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化零为整 传统海上完井系统大瘦身

化零为整 传统海上完井系统大瘦身

Optime水下技术服务公司推出了一种全新的模块化水下井口接入系统,能够在不使用钻机的情况下,完成从水下采油树安装到永久弃井的一系列作业服务。

作者 | Jennifer Pallanich
编译 | 张玉亭

Optime水下技术服务公司的专家利用现有的经过现场验证的技术设备开发了一款模块化水下井口接入系统,该公司认为能够为作业者节省作业费用和作业时间。

Optime公司(总部位于挪威)的首席营运主管Lovland表示,前期工程设计研究表明使用Optime公司的多功能完井系统(mCS)能够在无钻机的情况下完成弃井作业(P&A),与使用钻机或轻型修井作业装置相比,该系统能够降低60%的作业成本。

他还指出,针对立式水下采油树安装作业特点,Optime改装mCS系统进行立式水下采油树的安装,每口井的作业费用平均能够节省100万美元到200万美元。

Lovland说:“我们相信,目前市场急需一款结构简单、技术成熟、使用轻型工程支持船还能大幅降低作业时间和费用的工具系统。”

他说:“在Optime公司(创建于2015年),符合标准是一个流行语,我们深刻地理解符合标准这句话的含义,并且这句话始终贯彻在我们的日常工作中。但是,我需要的是一种革新,不只是作业工艺方面的革新,更重要的是技术方面的革新。”

Lovland认为当前的技术虽然先进但太过复杂,因此Optime公司对无钻机作业技术进行了深入的分析,吸取灵感之后终于得到了他们想要的mCS系统(多功能完井系统)。

Optime公司指出,通过采用不同的配置,mCS系统能够在各种作业工况下进行井眼和安全屏障的管理和控制。

Lovland指出:“mCS系统突出模块化和油井全寿命周期服务的概念,能够为水下采油树安装、增产作业、修井以及P&A等作业提供采油树通信以及IWOCS服务(修井控制系统服务)。我们希望能够大幅简化作业流程,形成模块化服务,不采用模块化技术无疑将使作业过程的复杂程度翻倍。”

mCS系统包含了一种下部控制服务包(LCP),该服务包包含了水下泵等所有的控制设备,能够省去对大型水上支持设备的需求。使用LCP时,mCS系统的其它基础组件则起到了采油树控制设备的作用。

在LCP上加装一种软管(已通过现场应用验证),改造后,mCS系统就能够开展各种轻型修井作业,如为增加采收率而采取的增产作业和水合物防治作业等。

综合配置LCP和BRT(一种全新设计的屏障移除工具)之后,mCS系统就能进行采油树安装和投产作业(采用两道水下安全屏障)。

在LCP上加装井眼控制包以及其它现场作业工具(如井眼接入、修井、井下作业和钻井作业中用到的工具)之后,mCS系统就能在无钻机的情况下进行无隔水管P&A作业。

Lovland指出:“这就是该技术的创新和独特之处,采用现有技术装备,并融合到不同的系统和功能配置当中。”

与现场防喷管和压力控制头配合之后,LCP就能对接无隔水管轻型修井系统,并应用于封堵和弃井作业。

Lovland指出,每个功能模块的价格都比传统装置要低,因为该模块在应用时仅需要较小的工程支持船即可,不需要动用带钻机的钻井船或钻井平台,大大降低了作业规模和整体工作量。

他还指出:“我们用的不是新技术、新装备,事实上该系统的阀门、连接器、控制设备以及液压软管等装备都是一些现场常用设备。我们所做的是重新融合上述设备的功能,对整个系统的融合改造才是真正的创新之处。”

稳步前进

Optime公司并不是以无钻机、无隔水管P&A技术起家的,一开始主要关注于使用工程支持船进行水下采油树安装的设备系统开发,并在2015年完成了一套系统的设计、建造和测试工作,并进行了原型机的加工制造。

但是由于目前整个油气行业不景气,未开发油气田项目的上线数量较少,水下采油树安装作业需求前景黯淡。因此,Optime公司决定将其工程能力进行转化,转而开发模块化的技术装备系统,并开辟已开发油气田的服务业务,包括增产作业、修井以及p&A作业。

经过反复摸索,Optime公司将主要精力放在了对现有技术和装备的整合方面,这些技术和装备无需进行合格测试,通过采用模块化理念,仅需对一些关键部件进行简单的改造,改造后,同样的设备却能够得到更好的效果。

之前Optime公司已经开发了专用的完井服务包,下一步就是进一步融合修井和钻井技术。目前通过对该服务包加装修井防喷管和电缆作业压力控制头,已经得到了改造后的修井服务系统。

Lovland说:“上述修井系统的成本费用约为传统轻型修井系统的四分之一。”

他认为该系统的模块化设计能够为作业者提供更加灵活的作业服务。

Lovland说:“如果你的项目有20口或者30口井,虽然其中一部分井你现在不需要进行P&A作业,另一些井你可能需要进行增产作业,但是无论如何,对于这些潜在的作业需求,你都需要提前具备作业能力。”

Optime公司最近在休斯敦设立了办公室,该公司认为墨西哥湾地区有很多井的产能比北海地区的井的要低,主要原因是北海地区的生产井增产作业的频率较高。因此Optime认为墨西哥湾地区未来将会成为低成本增产作业服务需求的潜在市场。

同时,墨西哥湾地区还有大量的井需要开展P&A作业,对于作业者来说,他们当然更希望降低相关的成本费用。

Lovland说:“通过对两项现场作业技术的融合,我们开发了目前行业内独一无二首屈一指的完全无隔水管、无钻机P&A作业系统。据我们所知,目前还没有任何一种设备系统能够仅使用工程支持船就能完成永久P&A作业。就该类技术而言,Optime只此一家,绝无仅有。”

他指出:该系统的核心竞争力在于很多P&A作业都需要动用费用昂贵而功能远远超出需求的带钻机的钻井船或钻井平台或轻型修井装置,而使用该mCS系统则会降低上述费用。

尽管仍然需要动用修井作业工程支持船在甲板进行油气处理,然而使用像mCS这样的模块化专业设备,仍将能够为作业者节省作业成本。

目前来说,真正实现无隔水管、无钻机P&A作业系统的缺陷在于在必要的情况下如何保障压井作业的安全。

Lovland说:“我们已经将安全屏障移到了水下,而普通的带钻机的钻井船或钻井平台的安全屏障是在水面以上的。通过将安全屏障移至水下,我们真正意义上实现了作业安全保障的升级,在移除安全屏障的作业过程中甲板上不再存在油气处理相关的风险。而且也减少了在高危作业区域作业的人员数量。”

该解决方案本身并不复杂,仅仅是将现有的零散的技术整合成为一个全新的系统。

Lovland说,尽管目前Optime的P&A作业系统还有一定的局限性,但是该模块化系统仍能够满足当前75%~80%的弃井作业需求。

Lovland说:“我们不想也不需要制造一种能够完成所有作业的系统,市场上最需要的是成本最低并且能够满足极端作业需求的解决方案。”

有些人对开放水域无隔水管、无钻机P&A作业过程中可能遇到的连续油管和井眼安全屏障问题表示担心,但是Loveland表示Optime设计了一种专门用于开放水域封堵和弃井作业的连续油管系统,设备强度更高并扩大了工程船的安全作业区域范围。

Lovland说:“有一点非常重要,需要谨记,下堵塞器、打水泥塞或者使用其它封堵屏障如聚合物胶塞等,仅仅是所有作业中很小的一部分。但是,目前行业对于封堵和弃井作业的关注很大程度上都集中在这些较小的作业环节上。”

此外,他说在作业过程中除了采取措施保障足够的通径(除蜡和磨铣)、主通道和环空循环、上覆地层测试、主/次永久水泥塞空间保障、桥塞坐封、桥塞验封、移除井口以及桥塞坐封等作业外,每个作业环节还需要确保带压状态下的井眼安全。

他指出,与传统的使用钻井船或钻井平台开展P&A作业相比,Optime公司的工具系统能够使用同一种工具系统完成所有的作业环节,并将作业成本降低40%~60%(已得到实际应用验证)。

Lovland说,mCS系统另一优势就是重量轻,仅40吨左右,与常规的200吨左右的防喷器相比,对于服役时间较长的井口来说更加安全。

对于那些缺乏设备信息记录并且疲劳寿命所剩无几的井口,如果使用200吨左右的防喷器,后果将非常严重,井口承受的重量过大可能导致井口破坏。我们系统的疲劳寿命比常规防喷器系统高出7500多倍,这一点非常重要,特别是对于那些已经服役20或者30年的井眼来说。

除了要降低成本费用外,mCS系统另一目标是降低占用空间。

Lovland说,我们传统的水面与水下通讯方式以及脐带缆系统正在发生变化,传统的脐带缆系统终将退出市场。

其中一个例子就是Telemark Technologies公司生产的水下液压泵系统(已得到实际应用验证),Telemark Technologies公司于2016年10月与Optime公司进行了合并重组,目标是在全球油气市场上快速跟进Optime公司的低成本水下安装技术。

水下液压泵是专门开发为水下阀门和执行机构操作提供液压控制压力的设备。虽然采用该设备并不能替代脐带缆的作用,但是可以将脐带缆中的液压控制管线替换成电缆,这样就缩小了脐带缆的直径。但是,Telemark Technologies公司的水下液压泵不能进行水下通讯。

mCS系统可用于多种工程支持船,对于采油树安装和增产作业来说,长度为70~100米,吊车能力为50吨左右的工程支持船即可满足作业要求。对于P&A作业,需要动用一艘修井船,尽管动用钻井船或钻井平台也可以完成作业,但是使用修井船的作业成本更低。

在钻井船或钻井平台上使用mCS系统同样能够解决井口疲劳老化带来的一些难题,能够提高作业效率并降低作业费用。

Lovland说,在钻井船或钻井平台上动用mCS系统非常方便。由于mCS系统占用空间较小、重量较轻,完全可以充分利用钻井船或钻井平台上已有的油气和泥浆管理等设备。我们的工具系统兼容性非常好,可以配合使用的工具设备到底有多少种我们自己也不清楚,像标准法兰、标准接口、飞头等只要用得着都可以跟我们的工具系统对接。

与Telemark Technologies公司的合并之后,Optime公司拥有了足够的资金进行mCS系统模块的建造。水下服务公司预测,增产作业模块产品在2017年中期即可完成建造。

Lovland指出,Optime公司同时也在不断地改进mCS系统的模块化建造单元,今后建造成本将更低。

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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。

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