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新型光纤传感系统“透视”全井筒

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井下湿式连接系统将光纤传感技术引入到油层监测领域,为优化油井作业、洞悉油田动态以调整开发策略铺平了道路。

编辑 | 大安

海上作业人员依靠井眼监测技术,可优化生产、降低作业风险以及实现利益最大化。然而,如何安全可靠地部署和连接井下长距离线路,进而收集数据并传输至地面,这一直是掣肘运营商们的难题。因此,在一般情况下,油田生产决策都是在对产能认知程度有限的情况下做出的。

科技创新是原动力,光纤技术的进步为行业发展带来了曙光。光纤技术是一种井下分布式传感技术,帮助运营商对储层进行详细、实时观察。这项技术的工作原理是将光线射入与完井管柱一同部署的光纤线路,井中温度、压力和声学的变化扭曲了光纤中的光路。然后在地面终端对变形量进行分析,进而动态跟踪井下状况。光纤既是传感介质,又是被测量的传输介质。虽然光纤系统的应用历史已长达数十年,但由于监控技术发展不成熟且可靠性较差,导致其数据收集能力有限。此外,大多数深水油井都需要经历多轮次完井,这对在完井管柱下部安装光纤以及顺利进入油层带来了技术挑战,而油层是数据收集的核心区域。

全井筒高清监控

贝克休斯公司近期研发出SureCONNECT井下智能湿式连接系统,使作业者能够在多趟完井中灵活地部署多条线路,并能一直延伸至管柱末端。该系统可以通过液压、电气和光纤线路,实现井下连接和上下完井的重新连接。

该系统是模块化湿式连接设计,最多可容纳五个连接器通道,每个通道支持两条液压线,一条电力线或一条六纤线,允许操作者选择他们想要包含的线路,而不需要每次都自定义配置一个新系统。该系统还包括一个带有导向装置的载体,确保在极具挑战性的井下状况下,仍能正常连接。此外,该系统还可与其他井下工具(如远程操控滑套)兼容,从而实现标准化的智能完井设计。

SureCONNECT系统的分段在下部完井之前就已经安装完毕,该分段带有一级馈通式封隔器、SureVIEW CoreBright光纤和压力、温度仪表。

利用湿式连接系统,操作者可以收集和分析从分布式测量中获取的数据,这就犹如将聚光灯逐次照射到井的一部分,最终获取整个井筒的高清4K影像,进而帮助运营人员作出数据驱动的优化决策,优化油藏开发效果并降低风险。此外,该系统还能实现下部完井和所有智能完井部件仍留在井内的情况下,允许作业者完成上部完井的修井作业,钻机时间大幅缩短、降低了安全风险和设备成本。

现场试用

SureCONNECT智能湿式连接系统是贝克休斯与英国石油石油公司(以下简称BP)密切合作开发的,后者需要一个可靠的实时性系统来监测其远程海上油井。具体来说,BP计划利用光纤监测技术来提高其对位于苏格兰海岸的巨大克莱尔岭油田的复杂性交叉裂缝网络的理解,获取的数据用于优化新井井位部署,同时通过优化利用滑套和层间隔离工具来提高油藏采收率。

该系统不仅能提供现场压力、温度数据,还可以监测井筒的完整性、防砂效果和人工举升效能,其远程监控功能减少了常规性井筒干预(如生产测井)对监视操作的需求。对于BP和其他运营商来说,实现海上干预最小化可有效降低运营成本,并减少干预人员进出平台的次数。总体而言,该系统有助于降低油井生命周期的费用支出。

BP在苏格兰近海的一口生产井中安装试用了这套智能系统,贝克休斯的智能生产系统工程师与运营商合作,协调所有的海上作业。贝克休斯XACT井下声波遥测服务能够实时监测下入参数,并在低容许限度的裸眼井段中顺利安装下部完井设备,未发生任何HSE问题。在完成井筒清洗和上部完井后,操作员确认了所有6根光纤的下部和上部完井之间的连接性,即SureCONNECT系统完成了全井筒的成功对接,实现了从井底到地面的光学连续性。

通过安装光纤地面查询装置,将井下数据传输到操作员的SCADA系统(即数据采集与监视控制系统),工作人员从光纤仪表上读取压力和温度数据,并查看在整个完井过程中记录的分布声波和温度传感道。

BP在第二口井中应用了湿式注水系统,该井在下部完井中部署了用于四个独立区域的注水器。与之前一样,在入井工具串中加入了XACT服务工具,利用其导航功能通过裸眼井段。XACT实时数据传输可确认井下运行工具串的压缩量,在地面及时调整下放悬重,引导工具串顺利前行。最终,位于海底近1英里处的上部和下部完井之间的6根光纤实现成功连接,在油井生命周期内可对全井筒进行实时监控。此外,该系统还将两个较低的完井区与SureVIEW 压力/温度仪表连接起来,用于连续监测井筒数据和分布式温度传感数据。

操作全程无任何HSE事故发生,比计划工期提前两周完成,安装时间缩短50%。该注入井的压力和温度监测数据能够帮助作业者解释和比较整个复杂油藏的注入数据。

远景发展

未来的技术发展规划包括从远程数据收集转移到远程驱动与控制。通过收集整个储层的数据,作业者可以把部署井划分在若干可以实现独立控制的区域。

对于生产井,以前只能对两个或更多的井进行访问,而现在则可以远程启动和区域性生产的独立控制,可节省大量的资本支出。对于注入井,远程驱动可能转变为注入优化控制,以确保达到目的波及效率。

继续与BP这样实力雄厚的国际运营商合作,对于开发光纤辅助监控技术而言是至关重要的。这些开发项目将来可为全球各地的运营商带来生产效益优化,无论他们的资产是在浅海、深海还是在陆地上。

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