logo
专注油气领域
与独立思考者同行

数字化时代的钻井技术(二)

数字化时代的钻井技术

本文对七家公司今年的钻机创新进行了回顾,并提出了广泛的见解。

来自丨World Oil
编译丨TOM

钻机的基本原理一直没有改变:旋转、起下与循环。但是,每年都会出现一些对钻机工作原理的新理解,让我们耳目一新。这些钻机努力提高性能、降低成本,有着显著地创新活力。

自动化控压钻井

AFGlobal公司表示,在具备控压钻井能力钻机的发展过程中,专用设备和数据与钻机系统有效连接的能力是关键推动力。该公司的NControl控压钻井(MPD)平台方案通过钻机与第三方MPD控制系统无缝集成到司钻工作间内,推动了这一过程。该公司还表示,此平台的开发为自动化控压钻井奠定了基础,并不断将其发展为全球井队的钻机标准装置。

这种高集成度的控压钻井的早期基础是施加井口回压来实现基本控制。这一进步基于离线水力模型,操作者设置回压并调节节流阀,来适应不断变化的作业条件。操作者也能够识别井控事件。

现如今,最先进的技术就是自动控制井底压力(BHP)。操作者为不同的井段设置BHP。控压钻井系统然后基于BHP的实时估算,输入压力、温度与体积的水力模型来确定节流压力设定值。对节流阀进行调整,以保持适当的回压并对意外事件做出反应。MPD系统可以对井控事件发出警报,不管是否发生井喷或井漏,操作者都可以接管控制。

达到这个性能水平是开发NControl平台的第一步。它实现了控制与获取单个组件数据的关键能力。在特殊作业时精确调节节流阀位置与流速,是开发自动控制节流阀的重大进展之一。另一个例子是AF Global的主动控制装置(ACD),它是传统旋转防喷器(RCD)的替代品。ACD技术与传统设备截然不同,因为它的部件不随管柱旋转。而是液压地施加关井压力来密封井筒。作为这种主动压力的结果,系统还可以提供反馈作为刚性磨损指示器。这些压力数据也有助于全面了解系统的健康状况,使基于井况的监测成为可能。

通过建立这种控制能力,正在开发的NControl平台的重点是促进实时水力模拟与节流管汇的集成,如图1所示。在这个层面上,MPD系统可以识别井控事件,并自动控制回压以消除事件的发生,同时为整个钻机作业提供数据。

数字化时代的钻井技术(二)

图1. NControl控压钻井平台的目标是实时自动化。压力/流量的变化会自动导致井口回压的变化,以此来控制井底压力。(PT-压力传感器; FT-流量传感器)

为了支持这种高集成度,该平台是一个模块化的开放式架构,可以灵活地与各种钻机控制系统和第三方技术进行无缝连接。以这种方式,它为钻井承包商与作业者提供了从常规钻井到立管气处理,到常规控压钻井,再到自动化控压钻井的可扩展路径。可升级与可扩展的软件还可确保系统能够随着钻机系统的发展而不断发展。

自动化接套管

Weatherford公司的AutoTong系统追求的目标是:对套管与完井管柱进行精确的控制与无差错评估,使作业更可靠,操作人员更少,而且还降低完井风险。与传统的下管柱设备(图2)相比,该系统可以将海上成本降低约20%。

数字化时代的钻井技术(二)

图2. AutoTong系统的目标是为广泛的作业实现节约成本。

该系统是自动接套管与接完井管柱的第一个也是唯一的技术,可以自动评估接扣,系统完全控制上扣到最终扭矩,一旦臂力大钳装在管柱上,转动上扣就完成了。

自动接扣与评估带来了明显的益处。自动上扣可以精确控制作业流程,而不会受操作者或其他人为因素的影响。使用系统的自动评估功能进行自主评估,可以消除主观的图形分析误差。此系统的关键功能包括精确一致的自动接扣、精确的评估、简化的操作、缩短的调试时间、而且无需手动输入数据。

系统利用数字的准确性来控制接扣过程。对于每个接扣,系统都使用专有速度控制算法(基于管柱与螺纹OEM标准),以在接近最佳扭矩时自动减速。这些速度的调节消除了对传统调压阀的需求,也消除了接扣过程中的突然停止。

AutoEvaluate软件提供了内置的接扣评估功能,可以在接扣检验过程中消除人为错误。该软件客观地分析接扣,使用的数据点比人眼可以看到的数据点多10倍,从而能够消除灰色区域,以验证接扣的完整性。如果软件拒绝接扣,软件的故障排除分析程序将确定问题的根本原因,并推荐纠正措施。

AutoTong系统减少了操作所需的知识,使交互变得简单。从开始到最后的接扣过程,操作员只需按下大钳手柄上的一个按钮,安装在大钳上的平板电脑将会显示扭矩/圈数图,指示大钳状态,并根据需要输入数据,如图3所示。

数字化时代的钻井技术(二)

图3. AutoTong系统上的按钮,可以启动计算机控制的接扣与对套管和完井管柱的评估。

只需简单的一个步骤就能安装一体化系统,减少了时间与成本。相比之下,传统的接扣技术涉及多个单独的组件,这些组件还需要与软硬件形成通信连接。

自动化系统将数据输入标准化,以消除可能导致的管柱扭矩过大或扭矩不足,以及灾难性的上扣失败。例如,系统可存储大钳数据(如手柄长度与序列号),还能识别组件(如称重传感器),并检测台肩扭矩。

您也有让人挠头的难题需要解决,或是优质技术想要找应用市场吗?如果有的话,欢迎联系小编微信或邮箱,也许能找到一剂良药。

二丫:131-3255-0596;zhanglingyu@raiborn.com
大安:131-3203-1392;lishian@raiborn.com

For English, Please click here (展开/收缩)

未经允许,不得转载本站任何文章:

评论 抢沙发