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声波遥测助你实现更好的作业效果

声波遥测助你实现更好的作业效果

新遥测系统正在开启油井全生命周期压力和流体管理之路。

来自丨E&P
编译丨白小明

当今的石油和天然气行业,如何有效地克服流体和压力管理带来的挑战,这个问题正变得越来越突出。随着油井和油田变得更加复杂,这种担忧只会不断增加。

能源研究分析公司Wood Mackenzie最近表示,墨西哥湾(GoM)的产量可能在2018年达到创纪录的190万桶油当量/天,比2017年高峰期增长13%。然而,预计勘探支出将保持平稳,这与全球趋势一致。

过去几年勘探预算的缩减意味着作业公司将不断寻求进一步开发现有油田,从而更加聚焦于流体和压力管理方面的挑战。

从全球范围来看,有许多现有的油井要么严重枯竭,要么需要钻穿枯竭油藏到达更深的目标产层。这种情况会造成油井压力过平衡,导致潜在的井漏,流体静水压头的损失和隔离屏障的破坏,且在某些情况下,可能无法钻达理想的目标油藏并完井。目前的流体和压力管理方法可能会影响流体注入能力,最终可能会影响油藏的生产能力。

因此,具备测量井下流体液位以保证安全屏障,以及在钻井、固井、下套管和完井期间管理压力以更好地控制泥浆密度窗口,这些能力非常重要。不考虑流体、排量或地层特征,能够实时接收来自遥测系统的井下数据可以提高决策的准确性,从而提高作业效率并降低风险。

传统的遥测技术所关注的泥浆脉冲系统,需要时刻维持完整的泥浆液柱。这可以通过提高流体注入量来实现,但此过程会增加油藏的压力过平衡。这种系统的数据传输速率较低,还受到深度限制,并造成钻柱内通径减小。部署这种系统后,只有在进行井底钻进时才能接收到有意义的实时数据。对于海上深水井来说,这可能意味着接收数据的总时间要少于总作业时间的15%。

而在执行固井、下套管、起下钻和安装完井设备等这些可能会遇到压力和流体管理挑战的作业时,却无法实时获取实际的井下状况数据。

应用声学

面对上述挑战,XACT井下遥测技术公司(XACT Downhole Telemetry)已经开发出了一种传统系统的替代产品。公司的声波井下分布式传感器和遥测网络,可以通过任何工作管柱或钻柱壁来传输实时数据,而与流量、流体类型、地层或深度无关。该网络这种不依赖流体从而提高井下实时能见度的系统,能够通过提供准确的压力和温度读数,使操作人员控制井下压力和液位。独立于泥浆体系,使操作人员以一种受控和受监管的方法,减小静水压头,从而使井漏,地层和井筒伤害最小化。

声波遥测助你实现更好的作业效果

XACT的声波遥测网络基于一系列声学连接的井下测量和遥测工具,以创建一个强大的遥测数据和传感器网络。

根据井斜不同,这些工具在垂向保持约1,524米至1,829米的距离,在水平方向相距914米至1,219米,以提供最佳信号强度和传输范围。此外,全通径工具允许部署电缆传输工具以及固井胶塞、第三方投球或者大量的堵漏材料、水泥或完井支撑剂。

节箍式设计的工具为锂电池、传感器、电路板和压电堆栈提供了足够的空间,可以将数据传输回地面。此外,工具还记录了井下诸如压力、重量、扭矩、弯曲和温度等机械参数,并通过智能管柱的钢质管壁实时传输数据。

该工具还可以通过多个间隔节点从一系列位置收集分布式测量结果,以获得整个井眼状况的实时快照。数据被发送到地面的无线接收器,再无线传输到笔记本电脑,与其他钻机数据集成整合。

声波遥测助你实现更好的作业效果

图:使用声波遥测网络在井下接收到的实时数据,展示了通过转盘以下数千米处的液位如何控制和管理油井和压力。(来源:XACT)

GoM案例研究

一家GoM深水井的作业公司需要减小流体漏失和相关的地层伤害,同时保持地层处于最佳的过平衡状态。这通常是通过减小和控制高压立管环空中的液位来实现的。传统的测量技术,如回声仪,在准确测量立管流体液位和提供主动流体管理所需的实时更新数据方面存在问题。另外,井内任何工具的内径必须是全通径的,以保证操作地层隔离阀所需的电缆工具得以通过。

这家作业公司使用了他们协助开发的XACT声波遥测网络,这项技术可以以更可靠和安全的方式将地层伤害降至最低。集成的测量和声波遥测节点位于转盘以下1,066米和2,286米的立管上。

管内和环空压力数据被采集并显示在地面屏幕上,用以确定相对于钻台的泥浆液柱顶部位置和工具上方的泥浆体积。整个作业过程中,每25秒传输一次数据,使钻井人员能够在所有作业过程中安全监测油井,包括起下钻、油管传输射孔(TCP)作业、酸化和安装上部完井工具。

确定流体顶部的实时位置,可使操作人员保持液位在转盘以下约1219米处来主动管理漏失。

这种操作使储层处于已知和可控的过平衡状态,从而降低漏失速率,减小潜在的由于超过平衡和高漏失速率造成的地层伤害。这对于注入井来说非常关键,因为通过泵送堵漏剂来控制漏失会对注入井的性能产生不利影响并导致提前进行油井干预作业。

连续获得测量数据,可允许在射孔前后以及随后的酸洗和小型压裂作业期间,根据漏失速率的变化来及时调整操作计划。

通过对比来自2个XACT工具的分布式测量数据,结果表明工具间由于水合物堆积造成了部分堵塞。然后通过调整液位来增加储层所受压力,从而使这种影响最小化,并在后续操作前使用乙二醇将水合物清除。

最终,作业公司成功设计并安全完成了本次作业,而在不影响油井性能的前提下,如果不具备连续监测流体液位和压力的能力是无法完成这种作业的。

展望未来

声波遥测系统已被用于流体和压力管理,这种应用的范围和作业地点正在不断扩大。该系统已被多次应用于GoM和北海的钻井作业,并将再次应用于北海地区一些存在压力和流体管理问题的下套管、固井作业应用中。随着作业公司继续削减成本并提升业绩,预计今年和未来在整个建井过程中对流体和压力进行有效和高效的管理将变得更加重要。

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