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技术精简 引领海洋油气发展创新(上)

技术精简 引领海洋油气发展创新(上)

形状记忆聚合物技术,井下电液流量控制&监测技术,可溶解工具以及大口径海底安全系统,得益于这些技术的进步,水下完井技术的发展最好的时代或许已经到来。

来自 | Karen Boman
编译 | 惊蛰 影子

如果要使边际海洋油田开采具有经济效益,那么下一次的海洋完井方案技术浪潮就必须持续关注降本和提效。

Rystad Energy的行业趋势分析显示,随着油价回暖以及开发商在海上油气开发中降本措施的成功,预计2019年海洋开采设备订单数量将上升。事实上,在可预见的未来,整个行业的海底设备预计将持续增加。其中,对海底设备的需求将来自主要的几个油田开发项目,如壳牌在墨西哥湾的Vito项目和Equinor在挪威近海的Johan Castberg项目。

Rystad的Audun Martinsen说:“当然,还有很多小型开发项目和棕地项目,开发商不希望在低油价期间更换海底基础设施或是增加钻井量。现在,石油行业有必要钻探新井或购买新的海底设备来进行完井。”

技术精简 引领海洋油气发展创新(上)

鉴于近期海洋油田交易规模,预计海洋油气开采将会迎来开采高峰。

建立海洋电气完井方案

BHGE一直专注于海底完井技术,帮助降低高压、高温油藏井的开采成本。BHGE的目标是使油田开发在低油价背景下具有经济效益,最终建成海底电子完井系统。然而,Sessions表示这些技术要到2019年之后才能部署。

他说:“该系统建立目的不仅是可以开采一口井,而且覆盖整个区域,作业人员还可以抓取数据来监测整个区域内的实时状况。利用该系统,可以同时监测生产井、注入井的情况,调整整个油田不同油田、不同产层的开关。开发商将拥有的时无需任何修井的现场作业优化。”

BHGE开发了一种新型出砂解决方案GeoFORM(点击查看原文),其采用先进的形状记忆聚合物技术,能够根据复杂的井筒形状、超细砂层油藏等状况改变形状,满足作业要求。聚合物技术使操作人员能够从1000~3000英尺的长距离储层短内生产,同时防止砂子渗透到井筒中。这样既可以实现可持续生产,同时显着降低安装过程中的风险,并消除传统砾石充填中的空隙问题。

Sessions说:“从效率角度考虑,BHGE相信该技术将改变行业格局,尤其是作业设备难于应用、人员难以抵达的偏远油田。”

“非常重要的一点,我们无需再进行麻烦的砾石充填作业了,修井工具也将成为过去时。这意味着开发商有机会节约大量成本,通过提高有效接触面积,井筒油藏的连通性也会提高。”

“鉴于该系统的易用性,同时地面作业也无需复杂的技术。可以说是向着海洋油气作业简化这一永恒的主题迈出了一大步。”

此外,Sessions还表示,通过将大数据与现有成熟技术的结合(如人工智能,自学习算法),水下完井方案也得到了很大改善。借助这些技术,深入研究大量数据的能力是石油和天然气行业的一个重要机遇。

Sessions说:“诚然,尽管每天油气开采设备都提供大量甚至过多的信息,油田仍需要在数据分析方面继续学习。数据收集是第一步,但是行业如何将这些数据转化为可执行的行动,以提高效率、降低风险和改善生产是未来发展的方向。”

“随着油气行业逐渐从2014年的油价崩盘中复苏,曾经被鼓吹以降本增效为卖点的技术,在今天看起来也可能是额外的风险因素。如今,技术更多的是关于特殊用途的定制化设计,额外的东西尽量要简化。我们只需要继续这种简化的趋势,并弄清楚如何更好地利用数据分析、软件和IT基础设施,就能获得更多的惊喜。”

简化设备 减少修井作业次数

斯伦贝谢技术经理Steve Dyer表示,降低成本、提高可靠性、应用灵活性以及为数字油田的出现做准备,是现阶段该公司海底完井技术发展的驱动因素。

为了简化海底油井的完井和启动,同时降低修井作业频率、减少脐带缆使用,Schlumberger开发了Proteus电液井下流量控制监测系统,该技术预计于2019年投入商业应用。

Proteus可根据井筒配置,最少仅使用两条液压管线和一条电缆,实现多达九个产层的监测和控制。压力和温度监视传感器数据通过电缆输送,同时控制流量阀的开关,可以及时发现出水的产层并隔离,不会中断其他产层的生产。此外,该技术可以动态测试各个隔离产层,无需修井作业,最大限度地减少生产受到的影响。

技术精简 引领海洋油气发展创新(上)

在中东的一次实际测试中,Proteus只使用了三根控制管线实现了5个产层的控制,极大简化了完井作业。此次测试中,相比于常规的液压流量控制系统,开发商节约了3.6h的循环作业时间,而传统技术平均每个产层循环时间需要45-50分钟。截至目前,该井已经投产2.5年,没有发生任何问题。

Proteus将井下控制模块、两个压力和温度石英传感器、耐用控制阀和定位传感器组合为一个紧凑的组件。控制系统简单易于上手,只需在地面进行操控,定位传感器能够直接测量和控制流量控制阀。

针对海底的恶劣环境,Proteus已进行了针对性的增强,允许在同一电液脐带上多次进行流量控制阀、隔离阀等的投球操作。

通常,液压或电气脐带缆固定在管串外部。在传统的控制系统中,每次安装控制装置,必须为每个产层添加至少一条脐带。而每次添加连接点时,必须进行多次的电缆对接。Proteus系统大大减少了管线、夹具和对接头的数量,使得整个管线在井筒中运行更平稳高效。

Dyer说:“在以往的作业中,海底环境的智能完井最多只能同时控制两个产层,还必须使用多个线缆、导流罩、流量控制阀的组合。虽然确实存在例外情况,例如在北海的作业中,同时控制三、四个产层的智能完井系统应用广泛。但是,在这些作业中,电缆的下入、连接和脐带缆测试相关的成本、时间和风险仍然困扰着大部分开发商。但随着Proteus的出现,我们现在已经摆脱了这个障碍。”

在该技术的一次干式采油树现场测试中,斯伦贝谢帮助开发商成功监控并快速控制了多分支水平井各段的生产流量,同时还最大限度地降低了完井复杂性。

此次试验是在中东进行的,Proteus系统在只使用三根管线的情况下,可用于多达五个产层的控制,而常规系统则需要六条管线,作业时间也减少了近两天。此外,在产层循环阶段,还节约了3.6 h的钻机时间,而传统液压流量控制系统循环每个产层都需要45~50分钟。截至目前,除了这些安装和运行时间节省之外,该井已经投产超过2.5年,没有发生任何问题。

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