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连续油管作业难题 哈里伯顿InSite迎刃而解(下)

连续油管作业难题 哈里伯顿InSite迎刃而解(下)

上期为大家带了哈里伯顿的连续油管作业管理软件:“连续油管作业难题 哈里伯顿InSite迎刃而解(上)”,主要为大家介绍了InSite系统优化连续油管作业的能力,本期将继续介绍InSite系统,这次将主要从该系统的作业数据实时监控、数据实时计算、设计计算方法、摩擦力匹配以及ACE和FLECS系统等方面进行介绍。

作业数据实时监控

连续油管分析软件最主要功能之一就是实时监测连续油管的疲劳状态和应力变化,避免在作业过程中发生故障。

疲劳预警与监测

哈里伯顿开发的一整套连续油管作业管理系统中包括疲劳监测模块、设备寿命预测软件和数据分析模块。除了作业分析外,InSite系统中还提供连续油管的追踪(覆盖整个作业周期)、检测方法、滚筒操作方法以及连续油管存放方案等功能。

InSite软件开发过程中参考了大量的现场经验数据,同时结合哈里伯顿的设备疲劳分析模块,可以较好地预测连续油管的疲劳状态。InSite的疲劳模拟模块可以对比不同案例的数据,对比结果可以用来优化连续油管材质、尺寸和壁厚。疲劳模拟的计算结果是作业前后疲劳状态的对比。该程序可以输入不同的作业参数和井况参数,进行在线分析时,InSite的疲劳积累计算会随着作业的进行不断更新。

疲劳计算/模拟模块特性:

  • 准确定位连续油管的弯曲部位;石油圈原创www.oilsns.com
  • 在连续油管下入和回收过程中,利用滚筒即可计算弯曲半径;
  • 随着作业时间延长,可精确计算连续油管每一段的使用寿命;
  • 长期追踪记录连续油管的疲劳和受损数据。

利用InSite软件,作业人员能够预测连续油管剩余工作寿命,并安排后续的焊接作业。作业前模拟甚至还包括了突发因素以及使用寿命上限分析。

下图为InSite在线疲劳监测软件的输出结果,与之前相比,我们可以明显注意到此次作业中的作业疲劳程度积累曲线(红色)。

连续油管作业难题 哈里伯顿InSite迎刃而解(下)

上图显示了连续油管使用时间占预测寿命的百分比。上部曲线显示了连续油管的本身性质,出现波动意味着连续油管的ID发生变化或在进行焊接作业,不同颜色表示不同的变化情况。

大量的测试和现场工作表明,哈里伯顿InSite系列软件的疲劳模拟模块十分可靠,准确度很高。出于作业安全性的考虑,关于连续油管寿命的预测,哈里伯顿一直持保守态度,因此,哈里伯顿一般会在连续油管的几何形状发生变化前就及时更换设备,确保作业安全。进行疲劳模拟时,InSite软件会将设备所处环境(酸性物质,H2S,CO2等)、连续油管的内/外压力以及作业周期等因素考虑在内,涉及作业的方方面面。

数据实时计算

连续油管作业中,根据作业位置的变化,InSite软件会调整应力计算和监测的方式,保证在不同作业情况下和位置都能准确进行疲劳分析,降低故障的发生几率。

地面应力分析

根据地面测量的压力和载荷,InSite可以计算地面连续油管的应力,结果实时显示在用户界面上。根据数据变化,检测作业过程中的危险情况,出现危险时作业者能及时发现并作出调整。

下图即为地面连续油管应力计算图。

连续油管作业难题 哈里伯顿InSite迎刃而解(下)

井下数据计算

以上提到了InSite能够计算地面连续油管应力,除此之外,该软件还可以根据其它井下数据计算作业过程中连续油管应力的变化,随着作业的进行,结果实时显示。计算中采用的参数包括压力、井深以及对应的流体密度和体积等。根据计算结果,作业人员可以更好地掌握作业动态,及时调整作业计划。石油圈原创www.oilsns.com

下图即为连续油管的应力计算结果,同时该图还证明了InSite具有追踪井下流体动态的能力(以不同颜色显示)。

连续油管作业难题 哈里伯顿InSite迎刃而解(下)

连续油管作业难题 哈里伯顿InSite迎刃而解(下)

操作界面

为了简化作业中冗杂的数据,哈里伯顿开发了一套全新的数据显示系统,所有重要的参数都会显示在一个简单易读的界面上,同时该系统还可以根据需求定制。全新的界面系统具有诸多优点:

  • 作业参数极限值动态化:不同颜色的标识提醒作业人员作业状态的变化,以便及时调整作业参数,降低设备故障几率。
  • 警报界面升级:当出现如下情况时系统将会发出警报,①连续油管应力接近极限值;②焊接点或疲劳点靠近注入头/滚筒;③BHA快拉出地面或发生明显的几何形状变化。
  • 定制化的流体分析器可处理各种流体。石油圈原创www.oilsns.com

先进的设计计算方法

InSite软件涵盖了全部常规清砂、气举等作业的设计计算方法,这些作业设计充分结合了哈里伯顿特有的CoilSweep和Hydra-Blast工具。

以下案例展示了InSite是如何进行计算帮助作业人员进行连续油管清砂作业的。

定制化的流体分析器,处理各种流体。

摩擦力数值匹配

现场作业经验对于设计方案、作业十分重要。但是,进行设计时一些参数不能直接获取,只能预估。连续油管与井壁之间的摩擦系数就是其中之一,是非常重要的参数,尤其是在斜井作业中。连续油管所受摩擦力会直接影响到下入深度,井筒状况、完井方式以及井下流体性质等因素,这些因素对作业设计都影响重大。

设计井况相同的油井时,我们通常可以参考之前的设计经验来提高设计的精确程度,直至数值与现场数据相符。以摩擦系数为例,利用前期作业经验来完善后续井的设计工作,能够选择更加适合的设备,确保作业成功。

自动控制设备与柔性电子控制系统结合

自动控制设备(Automatic Controlled Equipment,ACE)操作系统与柔性电子控制系统(Flexible Electronic Control System,FLECS)的结合赋予了操作系统更高的安全性,并且在互联网的帮助下,可以实现信息的快捷传输。InSite的ACE系统与哈里伯顿其他设备(如泵、搅拌器)的控制系统属于同一系列,通用性极好,作业控制更加方便。

所有的连续油管作业临界参数都会显示在用户界面上,通过键盘、鼠标或是触摸屏都可重新配置、更改,实用性极高。

InSIte软件控制系统安全特性包括:

  • 基本控制功能:根据参数要求、拉力过载状态、负载和作业速度自动关停注入头。
  • 高级配置:改进临界参数设置;高速状态下实现注入头的“软”停止,避免设备损坏。
  • 含有注入头传动链的自动润滑系统。
  • 可以进行连续油管注入头传动链打滑检测。
  • 拥有传动链寿命指示体系。

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来自/Halliburton  译者/张德凯  编辑/张永君

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白矾
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。

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