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【钻井】智能数据为钻井设计出谋划策

智能数据为钻井设计出谋划策

在北美页岩区块,有多种解决方案可供作业公司选择来提高业绩,但最好的方法之一是使用井下数据进行钻井优化。

来自 | E&P
编译 | 白小明 影子

即使油价持续缓慢复苏,行业仍然需要提高钻井效率,特别是在非常规页岩油气开发过程中,建井的经济性已经帮助企业实现了盈利。在北美页岩区块,有多种解决方案可供作业公司选择来提高业绩,但最好的方法之一是使用井下数据进行钻井优化。国民油井华高公司(NOV)一直在使用一项优化服务,收集和分析来自存储式BlackBox测井工具的高质量井下数据,提高北美页岩及其他地方的钻井效率。

BlackBox工具使用传感器获取井下事件和参数数据,如钻井时的粘滑效应、压力、钻压传递、横向振动和反扭矩。根据操作人员的需要,工具可以安装在近钻头短节、钻头、底部钻具组合(BHA)和/或钻柱内。钻井动力学工程师利用工具在井下记录的数据进行工作后分析。这种方法让工程师也获得了地面数据,当把地面数据与获得的井下数据相结合时,可以全面了解井下发生的情况。根据这些信息,操作人员通常可以确定钻井操作、BHA和钻柱配置如何影响其作业性能和可靠性。

将地面和井下数据相结合的综合性方法,使操作人员能够更有效地为BHA选择组件,并更好地设计整个BHA。工作人员利用NOV的专有算法运行作业数据,可以识别有害振动,同时评估地层岩性特征,可向钻井人员提示任何给定井段可能存在的潜在风险。工作人员还可通过测量额外的动态行为(如扭矩和摩阻、机械比能和螺旋屈曲)来强化分析,从而加深对井下钻井环境的全面了解。实时远程监控通过全天候24小时提供专业技术支持和更新钻机工况,完善了服务的价值。

二叠纪盆地案例研究

一家二叠纪盆地的独立作业公司找到NOV,希望使其钻井效率尽可能保持最佳。公司决定在3口井下入BlackBox设备,以确定这些井是否取得了最大钻井效率和ROP,同时确定降低钻井性能的不利因素。NOV发现邻井整个钻柱的粘滑效应是重点问题,因此他们推荐使用一款防粘滑软件SoftSpeed II来解决问题,它利用自动减振功能来减小扭向振动和粘滑振动。

作业公司使用该软件后,获得了巨大的效益,他们仅使用两只12 1/4-in钻头就钻完了余下井段。与邻井的4只钻头相比,节省了2趟钻,而且之前最好的井也用了3只钻头。此外,从新井起出的钻头仍处于良好状态,而以前老井起出的钻头已损坏。尽管作业公司以前就认为他们获得了最佳的ROP,但在使用推荐的软件分析BlackBox数据后,他们决定调整钻井参数,从而使钻井效率有了大幅提高。邻井用88.5 h(小时,下同)纯钻时间钻完1,504 m井段,ROP为17 m/h(单位米/小时,下同),而新井使用调整后的参数,钻1,773 m井段仅使用约52.5 h,ROP为33.8 m/h。新钻井参数为作业公司节省了36 h纯钻时间,相比邻井ROP提高了98%。

智能数据为钻井设计出谋划策

这些图分别显示了纯钻天数和总天数与井深的关系,纯钻时间显示了提高ROP带来的效益,总时间显示了节省2趟钻带来的效益。(来源:NOV)

俄克拉荷马州案例研究

一家俄克拉荷马州的独立作业公司在几口页岩井中遇到了扭转振动问题,钻头处的能量损失降低了ROP,而且钻完该井段需要花费很长时间。公司最初决定使用SoftSpeed II软件来减小或消除振动,他们在3口井的12 1/4-in井段下入了系统尝试提高ROP和钻井效率。在公司的邻井中,振动造成ROP降低导致钻井周期延迟成本高昂,作业公司使用158 h才钻完2,498 m井段。使用SoftSpeed II系统后,他们在100 h内就钻完了长于2,549 m的井段。ROP从约15.5 m/h提高到25 m/h。

在其中一口井,公司决定下入BlackBox工具来记录钻头的扭转振动情况,以验证SoftSpeed II系统能够降低振动,能够使能量更高效地从顶驱传递到钻头。BlackBox工具记录的井下转速与SoftSpeed II系统计算的估计BHA转速非常接近,验证了系统模型的正确性。当感应到粘滑效应时,在地面可以看到很大的扭矩波动,BlackBox工具收集的井下数据证实井下转速波动很大。当SoftSpeed II服务被激活后,地面转速波动平衡了沿钻柱向上传递的扭转能量,从而阻止了能量的反射,这种能量可能是造成粘滑的动力。

最终,地面扭矩波动和井下转速波动几乎立即减小。通过BlackBox工具获得的钻井数据,帮助NOV向作业公司证实SoftSpeed II服务确实减轻了钻头的扭转振动,并使钻头可以工作更长的时间再起出。BlackBox数据已被用于识别限制性能的因素,并在其他几个项目中验证了其他NOV技术的解决方案,包括Fluid Hammer提效钻井工具。

结论

随着钻井作业量的增加,页岩项目将继续变得更加重要,与此同时,页岩项目需要持续关注作业效率的提高。针对每家作业公司的独特需求而量身定制的钻井软件和优化服务,可以确保解决方案经济高效地解决特定挑战。未来钻井公司将拥有更智能的井下数据,帮助他们持续优化BHA设计和钻井设计,继而推动行业不断发展。

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