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有线钻杆(WDP)技术堪称井下数据“高速公路”

有线钻杆(WDP)技术堪称井下数据“高速公路”

井下数据对于地面操作人员来说至关重要。有线钻杆(WDP)技术可以从根本上解决井下数据的传输问题,地面工作人员可根据井下数据实时优化钻井操作参数,最终实现优化钻井。

来自 | E&P
编译 | 白小明

自2006年以来,有线钻杆(WDP)技术在全世界的应用已经超过了175口井。通过搭建一个高速遥测网络,WDP已经成为了一项可靠且极富竞争力的技术,能够让作业公司更加高效地实现钻井作业,并节省时间。自2014年以来,马士基的Intrepid自升式平台一直使用WDP。

在开发挪威北海的一个油田时,作业公司遇到了如下困难:不稳定的页岩和胶结疏松的砂岩造成井眼不稳定,泥浆密度窗口较窄(需要密切关注等效循环密度和井眼清洁),油藏垂向厚度较窄。

作业公司采用WDP技术来解决上述难题,以优化遥测技术和井眼清洁效果。同时,国民油井华高公司(NOV)提供了沿钻柱测量(ASM)工具,以便更好地了解沿整个井筒的井况。获得这些实时数据可以更好地控制作业,最终在油藏中的进尺增加了1000m,避免了新钻井作业。

WDP还通过自动化技术实现了钻井优化。依靠安装在Cyberbase钻井控制系统中的定制化性能应用程序,司钻在按给定步骤监督和确认相关举措的同时,还可以处理地面参数。

要想使标准的钻井工具及短节能够适用于IntelliServ高速遥测网络,需要对这些工具进行一些调整。安装在母扣和公扣副台阶内的感应线圈,通过铠装同轴电缆连接,以传输数据。钻杆的机械性能没有变化,仍然可以用于固井和其他通过钻杆内部的作业。WDP就像一条数据“高速公路”,可以瞬时传输井下数据。

WDP概述

IntelliServ网络包括BlackStream ASM和增强型测量系统(EMS)工具。这些基于节箍的工具沿钻柱安装,独立于泥浆获取和传输高速测量数据。

如果要使用WDP,钻机的地面系统则需要进行一些调整。首先,NOV人员需要调整顶驱的以下零部件:

1.将有线钻井工具与地面电缆连接的DataSwivel;
2.改良的内部BOP执行部件;
3.有线内部BOP;
4.有线保护接头。

NOV工作人员沿着顶驱服务电缆回路安装地面电缆,以将数据从DataSwivel传输到网络控制系统(NetCon)。NetCon接收井下数据并将数据传输到第三方供应商。

马士基的钻井工作人员对如何操作WDP非常熟悉。微调好HydraTong的设置以用于连接TT550扣,同时减小了夹紧压力,将钳口咬合位置设在了连接扣以下。在“铁钻工”上增加了一个导向器,以方便对齐。为了减少有线零件的交货周期,NOV建立了通用零部件的安全库存,并在挪威建立了维修设施。

BlackStream ASM和EMS工具提供沿有线钻柱的实时测量数据。甚至在没有泥浆流动的情况下,也可以正常传输数据,让用户可以了解钻杆接头处,或者一些重要事件(如漏失)期间的等效静态密度分布情况。工具的优点包括:更好的井眼净化监测,对控压钻井过程的强化管理,以及坐封尾管悬挂器时的井底扭矩控制等。

为了充分利用传输的大量数据,工作人员对Cyberbase系统进行了微调,使其包含带自动化应用程序和可视化接口。这些智能应用程序主要用于计算机械设备的最优设定值,如顶驱和绞车等控制钻井过程的设备。

系统还安装了一个综合显示屏以增强ASM数据的可视化。等效流体密度图根据比色刻度尺,描绘了横向振动和等效循环密度/等效静态密度对时间和深度的曲线。

SoftSpeed II系统自研发之初就已经存在了,该系统使用自动减振功能以减少粘滑振荡。 SoftSpeed II软件通过采用减小沿钻柱扭转振动的方式,来控制顶驱转速。

系统安装了TrueDrill应用程序来显示井下钻压(WOB),该系统使用来自BlackStream EMS工具的高速井下测量数据,可以调节地面WOB来维持井下WOB。在马士基Intrepid平台,司钻可以同时在一个屏幕上看到井下WOB与地面WOB数据,并将其与自动送钻设定值进行比较。

系统采用DrillShark优化服务,以获得最佳的机械比能。该系统使用地面数据和搜索算法来自动调整WOB和转速的设定值。

在安装完成后,对Cyberbase系统的更改进行了调试,以确保无缝集成,并确认系统严格执行了由司钻选择的安全操作极限值。

在第一阶段,应用程序仅提供可视化功能,让用户熟悉新增功能;在第二阶段,应用程序将推荐设定值,但只有司钻确认后,这些设定值才实际生效;在第三阶段,应用程序将在预设值范围内自动调整设定值,不过马士基的Intrepid平台目前还未进行第三阶段。

需要注意的是,自动化技术的应用将使大家更加关注对平台上各个服务方的协同优化和参数管理。随着这一新系统的引入,所有工作人员将作为一个整体,为取得更好的结果而协同工作。

应用结果

这一极具挑战性油田的成功开发,证实了WDP和ASM工具对实现安全和高效作业的重要性。

这些优化改进使井眼在储层段的进尺增加了约1000m,即比原定计划少打了一口井便完成了产量目标,共节省70天钻机时间。

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