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远程定向钻井树立行业标准

远程定向钻井树立行业标准

由几家大型油气公司共同研发推出的远程定向钻井作业服务已推出,能够显著降低操作人员数量,提高作业效率。

来自 | Schlumberger
编译 | 白小明 惊蛰

Precision Drilling与斯伦贝谢、Pason合作,共同开发了基于算法的远程定向服务,到目前为止,利用该服务共完钻两口井,现场仅需一名定向工程师。

2014年,斯伦贝谢通过分析主要在北美地区钻井时获得的数据,开始为abbl服务研究算法,之后通过将其预测与实际表现数据进行比较测试和调整。迄今为止,已经分析了来自各地钻井平台的250多口井。研发人员强调,基于现场的建议以及分析,使用该服务的每口井,算法将继续得到增强和优化。当其用于钻井时,咨询软件将实际的井下和地面数据结合起来,以了解该井中具体井底钻具组合(BHA)的趋势,并使用该数据提供钻井的实时反馈和建议。

斯伦贝谢钻井作业经理Ginger Hildebrand说道,“该软件不断估算当前井眼底部位置,将该位置与设计进行对比,并创建一组从当前井底位置指向下一个导向目标的指令。”在钻井时,系统的建议不断适应BHA趋势的变化,这种趋势可能受到司钻的滑动钻进技术水平、钻头磨损、钻井参数和地层等因素的影响。

钻台显示器为司钻提供了具体执行的逐步指令。这些指令来自软件生成的“操作指南”,指导操作人员如何获得满足预定导向目标的轨迹,例如到设计点的距离以及最大狗腿严重度。同时,定向工程师通常在远程操作中心工作,作业公司可以实时查看完整的操作指南和即时发给司钻的指令。

Hildebrand补充说,“每个人,无论他们身在何处,都对下一步计划有共同的理解,每个人自始至终都可以知道设计是否在被有效执行。”由于系统可以立即提供实时反馈,钻井工程师、井场监督和总监可以查看轨迹是否偏离设计,并根据系统的指导进行更正。

为了此次合作,各公司正在加紧利用Pason的数字基础设施。Pason在钻机和DataHub上运行abbl软件,并为Precision提供屏幕,以接入并与钻机技术交互。Pason产品总监Lars Olesen表示,“Pason已成功将一个数据聚合、通信和显示技术网络部署到了一台钻机的恶劣环境中。”数据显示,该数字平台已安装在了超过50%的北美钻井平台上。“数字平台使信息能够在钻井现场主要用户之间以数字化或可视化的方式实时协作共享,并通过网络远程实时协作共享。重点是确保信息简单、可靠和安全。”

无论是从操作上还是习惯上,让定向工程师离开井场工作都是一个重大变化,Precision采用分阶段的方法为每一台钻机和每一家作业公司部署该系统。第一阶段是在后台运行系统,或采用“隐形模式”,而定向钻井按常规方式进行。Torre称,“这样做可以让Precision和作业公司共同见证该服务可以完成定向工程师的工作。”在2014年8月开始的一年中,abbl系统已经使用隐形模式运行了200多口井。

在第二阶段,要求定向工程师在现场工作时执行算法生成的指令。人员调整指令可以从第三阶段开始。由于不同的钻井设计有不同的复杂性,并且不同的作业公司有不同的目标和对远程操作的适应程度,因此没有一种通用的调整模式。在Precision的作业中,两名定向工程师中的一人在第三阶段被调往远程操作中心工作。

第四阶段是根据具体需求量身定制服务,例如提高钻井现场作业的可见度,将定向钻井人员调往远程作业中心,或者减少人员数量。在Precision的大包作业中,所有定向工程师都将离开现场,司钻执行软件生成的指令并由远程操作中心的定向工程师提供支持。

今年4月,Precision在路易斯安那州的一个大包钻井项目中对该系统进行了测试,井队只留一名定向工程师。 S型井的目标是垂直钻进至2011m,然后造斜至10°,再以12-3/4-in井眼钻进1524m。Torre称,使用abbl服务提供的指令,相比于同区块的邻井,服务井的建井周期缩短了6天。7月,Precision在路易斯安那州使用相同的减员操作模型和顾问软件完成了第二口大包井。该井位于路易斯安那州的Iberville县,与之前一口井具有相似的剖面和目标。据Precision介绍,尽管钻遇研磨性地层带来了定向挑战,但该井的建井速度与最快的邻井相当。

应用优势

展望未来,远程定向钻井系统有望使操作更具一致性。从人为操作的角度来说,每个定向工程师都不一样,有些人比其他人有更多的经验,即使是最好的定向工程师也会犯错或遇到倒霉的日子。Torre表示,“由于每个人的定向方法不同,这本身就是定向钻井中自始至终存在的一个问题。”

Hildebrand表示,“通过自动化常规计算和轨迹预测,该服务能使定向工程师更快地做出连续一致的导向决策,识别BHA、地层和靶点问题,评估滑动钻进的有效性,并集中精力优化整个钻井过程。”

她补充道,“对于作业公司而言,该服务还将使他们更加了解定向钻井过程。目前,作业公司对定向钻井作业的过程了解很少。他们通常能看到的是静态测量点数据和定向工程师手动编写的报告。他们不知道定向工程师的计划,不知道指令执行的正确与否。而软件可以清楚地说明需要做什么以及为什么这么做。之后,随着钻井过程的进行,它可以提供实际的结果。由于集成系统利用实时数据来指导定向钻井过程,因此它可以立即明确应该做什么以及操作是否按计划进行。”

例如,常见的一个问题是轨迹未能达到所需的造斜率(BUR)。该服务可以提供滑动钻进是否足够的实时反馈,并调整滑动钻进进尺以正确钻达目标。如果软件计算在当前给定的BUR下无法钻达轨迹着陆点,则它会向井队人员发出警报,并向定向工程师建议可以钻达的最近点。然后定向工程师可以与作业公司协商并决定是按abbl服务确定的替代路径钻进或改用能够钻达原始目标的造斜率更大的BHA。

Hildebrand总结说,“小问题在变成大问题之前就可以被解决,有的大问题可能会给一口井增加数小时或数天的停工时间。(远程定向钻井的)整体愿景是(为井操作人员)提供指导和即时反馈,使每口井都成为最佳井。”

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