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精准高效 NOV定制化磨铣与修井作业

精准高效 NOV定制化磨铣与修井作业

修井作业的不确定性会延迟生产的进行,NOV的新技术可改善这一问题!

编译 | 惊蛰

由于修井作业具有独特性、偶发性,同时成本极高,因此开发商需要在作业前反复验证技术的可行性。不同于钻井作业的重复性,修井任务更加多样化,需要定制解决方案。在方案部署前,若能反馈作业需求,并在模拟条件下进行测试,这将为开发定制化的修井产品铺平道路。

为满足铣削与修井需求,国民油井华高公司(NOV)投资开发了卧式铣床(HMM),有助于评估铣削组件与其他修井工具的性能。在模拟环境中进行测试,可创建量身定制的解决方案,降低修井作业的风险与成本,提高修井作业的成功率。

卧式铣床位于休斯顿,该机器可将底部钻具组合(比如:铣刀、泥浆马达、减摩工具)推入并在模拟环境中旋转,同时可定量测量这些工具的性能。

可调节的BHA导向器能够模拟出大斜度井眼、水平井眼以及常规尺寸套管的井下环境。HMM与垂直方向夹角为90°,可在短距离内铣削进入模拟地层,模拟大多数油田常见的水平井筒。独立动力装置提供增压液压油,以驱动HMM上的旋转与推力功能,并可驱动虎钳与管子吊架,确保在组装与拆卸时轻松、安全。

在测试中,将参与测试的特定工具或管串置于HMM中。为准确测量机械钻速(ROP)、磨程以及其他测试参数,需安全布置高强度水泥目标、胶结与未胶结套管、实际地层的岩块,并防止其移动与振动。单个目标长度限制为40英尺,最大可用直径为36英寸,该设备可实现模块化配置,总测试长度可达80英尺。未胶结套管用作内铣削测试的目标支撑时,测试长度可达40英尺。

HMM可在测试过程中生成精确的数据。BHA导向器可将BHA与钻头/铣刀定位至测试目标,因此无需钻入目标,即可使BHA吃入并保持稳定。泵、泥浆罐与固控设备可提供一系列作业流体,包括淡水与水基泥浆。位于HMM与测试目标附近的控制室可执行HMM的操控。还可以安装数据采集系统,以监视测试作业并收集性能数据。高架起重机,叉车,导轨或机械定位器有助于定位BHA与测试目标。

测试设备时,可以向HMM提供组装好的底部钻具组合。NOV也可以为其设计、制造与组装定制的解决方案。然后,钻杆与BHA相连,以提供测试所需的推力与旋转。HMM能够承受30000 ft-lb的扭矩,可以测试的机械钻速高达200ft/hr,旋转转速高达140rpm。

案例分析

墨西哥一家公司想要在近海的油井中下入封隔器。由于安全剪切释放机构存在设计缺陷,需要修井来实现封隔器的回收。该公司利用HMM测试并进行了验证,仅需一趟钻即可帮助公司解决难题。除了使用HMM进行测试外,NOV还通过实验室测试来协助二次完井作业、洗井作业、打捞作业以及弃井作业。而且,通过调整现有产品,就能够帮助解决特定的作业挑战。

为了提高非常规井完井阶段的作业效率,各公司探索创新出众多产品与技术。其中,服务商可利用大通径桥塞与可溶性球的概念,消除对铣削复合桥塞的需求。但与复合桥塞不同,这些铣刀由铸铁或钢制成。这种方法造成相当大的铣削挑战,延长了常规铣削作业。该案例研究显示,一个项目从90天延长到350天。

位于加拿大西部盆地的一家服务商想要改进射孔桥塞联作的工艺,便向NOV寻求解决方案。利用定制化方法,将Bowen产品与新的磨铣技术相结合。镶齿位置、前倾角以及切削刃材料都是影响机械钻速与铣刀寿命的关键因素。然而,本案例研究的重中之重是碎片管理。

在第一次测试中,V1铣刀连续铣削了不到两小时的时间,产生的切削碎屑尺寸在可接受范围内。测试表明,该铣刀的镶齿位置不对,使桥塞的芯轴低于铣削面,并在磨铣第二个桥塞时切断了切削刃。于是在第二次测试中,改变了镶齿的位置,增加了切削刃的厚度。V2铣刀在相同的铣削时间内,扩大范围,磨铣了多个桥塞。切削碎屑的尺寸更小,有助于实现更有效的井眼清洗。

英国一家大型油气公司要求NOV参与一个项目,目的是审查当前的弃井方法,并在不完成实际作业的条件下,研发出安全有效地弃井方法。当管柱处于静止时,固井是一个挑战,因为这种固井方式极易产生微环隙通道,从而危及整个弃井作业。NOV研发出一款类似于Agitator™系统的设备,安装于悬挂的生产管柱中,并部署于井况与实际井相似的测试井中,从而在尽可能真实的条件下完成测试。该设备可产生压力脉冲,并将其转化为振动,促使油管产生显著运动。该方案提高了水泥的覆盖率,从而避免产生微环隙。

加利福尼亚一家公司着眼于发生井喷的井,它的目标是从井中打捞出完整的管柱碎片,并将之用来分析油井故障的原因。在为期六周的时间内,NOV设计构建出一个解决方案,该解决方案改进了现有的打捞抓手,用作打捞工具,确保安全的从井中打捞出完好无损的物品。他们还根据操作规范进行了实验室测试。在实验室测试之后,该公司在NOV的帮助下,将该解决方案部署于井场。经过多次尝试,该装置打捞出完好无损的“证物”。

在设备与技术应用于现场之前,利用诸如HMM之类的设备进行实验室测试与模拟,可显著降低技术应用与磨铣作业的成本。模拟出作业环境并创建出相似井特征,可对特定作业进行测试。也许仅需轻微调整现有设备,即可得到新的设计,从而使作业者拥有经过全面测试的定制解决方案。

这些现代化的设计与建模技术可帮助工程师们创建更精确的铣刀设计,与旧技术相比,可实现更高的经济效益。在作业期间,应用预先验证的解决方案可降低作业风险与成本,还可提高铣削与修井作业的成功率,从而实现更安全更有效的打捞、弃井与洗井作业。

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