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智能化势头猛烈,修井岂能固步自封

智能化势头猛烈,修井岂能固步自封

井下工具智能化与远程辅助决策相结合,有助于作业者采取更主动的修井措施。

来自丨Kelli Ainsworth Robinson
编译丨TOM

随着油田传感器与数字技术日益成熟,油气行业越来越依赖实时数据来优化修井作业。如今的修井作业中,井下数据能决定作业的成败。而我们知道,在现今低油价的行情下,作业者是无法承受失败的。

通用旗下的贝克休斯(BHGE)公司智能修井产品经理Lei Fang表示:“按照以往经验,修井失败的主要原因之一,是作业者与服务商只能猜测井下的状况。这些猜测只是基于地面的测量。然而,地面读数通常不能提供该井全面的实际状况。特别是在大位移井中,修井作业可能发生在离地面数英里的地方。”

他还表示:“当你进行修井作业时,这些井已经老化,你无法了解它们目前的状况,因此作业时会存在很多风险。如果没有实时数据,这将会是个大挑战。因为会造成非生产时间(NPT),以及很多不必要的井下事件。”

近年来,服务公司一直在加强修井工具的数据收集能力,以实现对井下状况的实时了解。如果修井作业没有按照设计进行或井下发生意外,作业者就能够进行实时调整。目前的修井工具可以测量一系列的数据,包括振动、温度、压力、钻压(WOB)以及工具面角度。所有的这些测量值都能用来避免代价高昂的作业失败与非生产时间。

数据分析也开始在修井作业中发挥作用。分析实时数据,为如何应对修井期间遇到的井下挑战提供具体建议。BHGE的数字化油田服务副总裁Anil Wadhwa说:“在建井过程中,服务商提供实时数据与可视化就已足够。但在过去几年内,发展重点已经转向了‘答案产品’,服务商需要利用复杂的算法来分析数据,以解决特定的作业挑战或井下状况。此类方法通过监测一些主要指标,可提高实时数据解释的质量与可靠性,并将意外事件发生概率降至最低。”

Lei Fang说道:“公司还会更进一步,利用井整个生命周期收集到的数据,不仅仅是修井作业期间,以实现更主动的修井措施。目前业内修井措施非常被动。当发生问题后,才会寻求服务商的帮助。但是,如果我们拥有足够的数据,就可以采取主动的修井措施,从而避免大规模的生产中断。为了实现这一目标,我们必须收集覆盖油井、甚至油田的整个生命周期的大数据集。这说明我们需要建立一个作业流程,但还有很多机会尚待探索。”

智能修井

业内的各个领域都迫切需要提高作业效率,这推动了修井作业向智能化发展。Lei Fang说:“服务商在修井作业中最糟糕的就是犯错,这会迫使作业者暂停建井作业或停产。很显然,如果服务商只能在没有井下数据帮助的情况下进行修井作业,会更容易犯错误。若是你不能正确修井,修井作业会让事情变得更糟。对我来说,这就充分说明了井下信息的重要性。”

在2017年年中,BHGE推出了xSight智能修井平台,可在修井作业期间提供实时井下监测。该系统由底部钻具组合(BHA)与钻杆组成,钻具配备了传感器,用于测量扭矩、钻压、压力、振动、工具面角度以及温度。数据通过泥浆脉冲遥测,无线传输到地面。这种通信是双向的,因此也可以利用泥浆脉冲将命令发送至底部钻具组合,以改变数据采集速率或正采集的数据类型。采集到的数据被输入到软件程序进行解释,然后将其可视化呈现。数据输入与可视化可以在作业现场查看,也可以全天候的获得远程咨询支持。

截止2018年1月,利用xSight平台能够提供三种服务:优化与定向服务,套管接箍定位器(CCL)服务以及综合套管开窗服务。定向与优化服务可让作业者在打捞落鱼或斜向器开窗侧钻时,了解底部钻具组合在井眼或套管中的状态。当作业者进行磨铣或坐封桥塞时,套管接箍定位器服务利用密度与磁性测量,来检查套管接箍。最后一个综合套管开窗服务结合了套管接箍定位器服务,以及定向与优化服务。该服务的对象是深水作业。通常情况下,作业者会在套管开窗之前下入线缆,以确定斜向器的位置以及磨铣套管的方向。Lei Fang表示:“若是利用xSight服务,您就能识别出套管接箍,并决定将斜向器置于何处。然后您可以定向造斜器,并优化磨铣参数。利用井下实时数据,这些只需一趟钻就能完成。因为该技术能够通过钻杆实时定位套管接箍,它可以让您无需在套管开窗作业前下一趟线缆。”

xSight的底部钻具组合可承受300℉的高温,20000 psi的压力,并可运用于钻井液、完井液,以及海水。迄今为止,该平台主要用于打捞落鱼、磨铣、洗井、造斜器套管开窗以及安装与回收封隔器。

最近,BHGE将xSight优化服务应用到了墨西哥湾的一口深水井。该井在26254 ft处坐封封隔器失败,作业者需要移除该封隔器,然后在封隔器上端弃井,并重新完井。该系统与打捞工具一趟下入,此工具是为了回收密封组件与锚锁销。xSight提供的数据显示已经有40000 lb的力作用在密封组件上,而地面测压仪还未显示出密封组件已经接合。若作业者只依靠地面读数,他们将无法意识到组件已经结合,而是会继续施加载荷,这很有可能会损坏底部钻具组合上的打捞工具。

一旦密封组件被接合,载荷与张力传感器获得的井下数据就会显示打捞工具已经抓住了落鱼。这证实了落鱼确实被接触到,并能回收它。Lei Fang表示:“如果没有井下数据证实已经接合到落鱼,作业者就会有浪费打捞作业时间的风险。你花费了一天或是下了两趟工具来打捞落鱼,并且你觉得你已经打捞成功。你不会愿意又耗费了24或36小时来起钻,最后只是发现你并没有打捞到落鱼。”

Lei Fang还表示:“xSight服务可与BHGE公司的WellLink RT数字平台一起运行,该平台可在钻井与修井作业中提供远程决策支持。该解决方案于2014年推出,有助于将数据直接从xSight传输至WellLink RT平台,以便在平台、客户办公室或BHGE的远程作业中心进行可视化分析。”

油田服务数字副总裁Wadhwa先生说:“远程作业中心的专家可以观察到井内状况,若现场人员在修井作业时遇到困难,专家们可以协助他们做决定。它将专业知识与实时数据相结合,能够最大限度的缩短停工时间并提高作业效果。”

Wadhwa先生补充道:“由于经济低迷以及人员变化大,油气行业损失了大量专家,因此决策支持变得特别有用。我们公司目前大部分员工都没有数十年的工作经验。但WellLink平台能让他们紧密协作,利用在远程作业中心的其他人员的专业知识。”

强大的功能

斯伦贝谢自2009年推出ACTive实时井下连续油管服务以来,一直在运用嵌入光纤的连续油管管柱。自那时起,该公司就致力于扩大ACTive平台的作业能力,目标是在高温高压条件下进行磨铣或射孔作业时,能够提供分布式温度与振动的测量。2017年3月,斯伦贝谢推出了新一代桥塞射孔系统,即ACTive OptiFIRE连续油管实时可选择式射孔与激活系统。

OptiFIRE的原始版本于2015年已经投入商用。利用该系统,作业者只需下入一趟连续油管,就能够对多达10个层位进行射孔作业。该系统通过光纤遥测发送指令,控制射孔枪何时激活。一旦激活射孔枪,它就能监测到局部冲击以及压力与温度的骤增。斯伦贝谢修井市场与技术副总裁,Teoman Altinkopru表示:“因为我们在工具上安装了加速度、压力与温度传感器,所以我们不仅可以根据需求来激活射孔枪,而且还能够在地面主动的监测射孔作业。”

然而,上述技术虽然可以进行单趟多次射孔作业,但它不能安装桥塞,因此还需额外的下入一趟连续油管。利用连续油管安装桥塞会面临一个挑战,如果桥塞没有完全坐封,连续油管可能会卡在井中。Altinkopru先生解释道:“当桥塞没能够完全坐封,可能是由于井筒内套管、碎屑以及遗留在井内的压裂砂,或者是由于桥塞与安装工具本身的故障。若是桥塞没能成功坐封,这就会造成连续油管无法与桥塞分离。然后你的井中全是连续油管,它还带着射孔枪以及坐封了一半的桥塞,你根本无法将它起至井口。”

Altinkopru还表示:“为了使OptiFIRE系统拥有安装桥塞的能力,斯伦贝谢研发了一种释放机制,当激活时会释放桥塞,以便可以从井中取出连续油管。释放命令就是通过光纤遥感传输。这就使作业者能够利用该系统。单趟完成安装桥塞与射孔作业。”

该系统于2017年被部署在刚果海上Nene Marine油田的一口浅水井中。该油田的第一口开发井,下了三趟钻,分别是安装桥塞作业、射孔作业以及洗井作业。斯伦贝谢将自己的桥塞射孔ACTive OptiFIRE系统应用于该油田的其他井中。

智能化势头猛烈,修井岂能固步自封

运用ACTive OptiFIRE射孔服务

该系统与斯伦贝谢可钻式桥塞与压裂塞、坐封工具、3.125in射孔枪以及套管接箍定位器一起下入至井底。只需一趟钻,就能完成桥塞坐封与激活射孔枪,并能确认激活成功。该系统省去了两趟连续油管,为作业者节约了36小时的工期以及60万美元。

通过为ACTive平台开发更多的新功能,斯伦贝谢正在进一步优化连续油管修井技术。目前,该平台是由锂电池供电,这限制了连续油管在井下的作业时长。不过,该公司正对其Inconel Fiber(IFC)电源技术进行现场测试。这项技术将铜线整合到连续油管中,布置在用于遥测与传输测量值的光纤旁。

Altinkopru先生说:“工具的井下时间将不再局限于电池的使用寿命,因为我们从地面沿着IFC向井下工具持续输送电力。不仅如此,锂电池的储存与处理也很昂贵。而且锂电池也难以运输,因为有些航空公司会由于其过热着火的风险而拒绝运输锂电池。”。

Altinkopru先生最后表示:“目前正在中东与北海进行现场测试,ACTive平台被大量应用于这些地方。斯伦贝谢的目标是在2018年底将这项技术商业化。”

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二丫
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(北京),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,请联系二丫(QQ295900524;微信13132550596)

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