Присъщите рискове на сондажните операции за нефт и газ са плашещи, като най-сериозният е несигурността на налягането в сондажа. Според Международната асоциация на сондажните изпълнители,Управлявано сондиране под налягане (MPD)е адаптивна сондажна техника, използвана за прецизен контрол на пръстеновидното налягане в целия сондаж. През последните петдесет години бяха разработени и усъвършенствани много технологии и методи за смекчаване и преодоляване на предизвикателствата, породени от несигурността на натиска. От въвеждането на първото въртящо се контролно устройство (RCD) в световен мащаб през 1968 г. Weatherford е пионер в индустрията.
Като лидер в MPD индустрията, Weatherford разработи новаторски различни решения и технологии за разширяване на обхвата и приложението на контрола на налягането. Контролът на налягането обаче не е само контрол на пръстеновидното налягане. Той трябва да вземе предвид безброй специални експлоатационни условия в световен мащаб, сложни образувания и предизвикателства на различни места на сондажи. С десетилетия натрупан опит, техническите експерти на компанията осъзнават, че един отличен процес за контрол на налягането трябва да бъде пригоден за справяне с различни предизвикателства, вместо да бъде универсална система за всяко приложение. Водени от този принцип, MPD технологиите от различни нива са разработени, за да отговорят на различните нужди на работещите компании, независимо от това колко предизвикателни могат да бъдат техните условия или среда.
01. Създаване на система със затворен цикъл с помощта на RCD
RCD осигурява както гаранция за безопасност, така и отклоняване на потока, служейки като технология от начално ниво за MPD. Първоначално разработени през 60-те години на миналия век за операции на сушата, RCD са проектирани да отклоняват потока върхуBOPза създаване на циркулационна система със затворен цикъл. Компанията непрекъснато обновява и подобрява RCD технологията, постигайки доказан успех в продължение на няколко десетилетия.
Тъй като MPD приложенията се разширяват в по-предизвикателни области (като нови среди и предизвикателства), към MPD системите се поставят по-високи изисквания. Това доведе до непрекъснат напредък в технологията RCD, която сега включва по-високи номинални налягания и температури, дори получаване на квалификации за използване в условия на чист газ от Американския петролен институт. Например, полиуретановите високотемпературни уплътнителни компоненти на Weatherford имат 60% по-висока номинална температура в сравнение със съществуващите полиуретанови компоненти.
Със зрелостта на енергийната индустрия и развитието на офшорните пазари, Weatherford разработи нови видове RCD, за да отговори на уникалните предизвикателства на плитки и дълбоководни среди. RCD, използвани на сондажни платформи за плитки води, са разположени над повърхностния BOP, докато на динамично разположени сондажни съдове RCD обикновено се монтират под пръстена за опъване като част от щранга. Независимо от приложението или околната среда, RCD остава критична технология, поддържайки постоянно налягане в пръстеновидния отвор по време на сондажни операции, образувайки устойчиви на налягане бариери, предотвратявайки опасности при сондиране и контролирайки проникването на пластови течности.
02. Добавяне на дроселни клапани за по-добър контрол на налягането
Докато RCD могат да отклоняват връщащите се флуиди, способността за активно контролиране на профила на налягането на сондажа се постига чрез оборудване на повърхността надолу по веригата, по-специално дроселни клапани. Комбинирането на това оборудване с RCD позволява технологията MPD, осигуряваща по-силен контрол върху налягането в устието на кладенеца. Решението за управлявано налягане PressurePro на Weatherford, когато се използва заедно с RCD, подобрява възможностите за сондиране, като същевременно избягва инциденти, свързани с налягането в дупката.
Тази система използва единичен интерфейс човек-машина (HMI) за управление на дроселните клапани. HMI се показва на лаптоп в кабината на сондажа или на пода на платформата, което позволява на персонала на място да контролира виртуално дроселните клапани, докато наблюдава важни параметри на сондирането. Операторите въвеждат желаната стойност на налягането и след това системата PressurePro автоматично поддържа това налягане, като контролира SBP. Дроселните клапани могат да се регулират автоматично въз основа на промените в налягането в отвора, което позволява бързи и надеждни системни корекции.
03. Автоматична реакция за намалени рискове при сондиране
Интелигентното MPD решение на Victus е един от най-значимите MPD продукти на Weatherford и една от най-модерните MPD технологии на пазара. Изградено върху зрелите технологии за RCD и дроселни клапани на Weatherford, това решение издига прецизността, контрола и автоматизацията до безпрецедентни нива. Чрез интегриране на оборудване за сондажни платформи, той позволява комуникация между машини, анализ в реално време на условията на сондажа и бързи автоматични реакции от централизирано място, като по този начин точно поддържа дънното налягане.
Що се отнася до оборудването, решението на Victus подобрява възможностите за измерване на дебит и плътност чрез включване на кориолисови масови разходомери и колектор с четири независимо контролирани дроселни клапана. Усъвършенстваните хидравлични модели отчитат температурите на флуида и пласта, свиваемостта на флуида и ефектите от изрезките в сондажа, за да определят прецизно дънното налягане в реално време. Алгоритмите за управление на изкуствен интелект (AI) идентифицират аномалии в сондажа, предупреждават сондажа и операторите на MPD и автоматично изпращат команди за настройка към повърхностното оборудване на MPD. Това позволява откриване в реално време на притока/загубите в кладенеца и позволява подходящи настройки на оборудването на базата на хидравлично моделиране и интелигентно управление, всичко това без необходимост от ръчно въвеждане от операторите. Системата, базирана на програмируеми логически контролери (PLC), може лесно да се интегрира на всяко място на сондажната платформа, за да осигури надеждна и сигурна MPD инфраструктура.
Опростеният потребителски интерфейс помага на потребителите да останат фокусирани върху ключови параметри и да издава предупреждения за внезапни събития. Мониторингът, базиран на състоянието, проследява работата на MPD оборудването, позволявайки проактивна поддръжка. Надеждно автоматизирано отчитане, като ежедневни обобщения или анализи след работа, допълнително оптимизира ефективността на сондирането. При дълбоководни операции дистанционното управление чрез един потребителски интерфейс улеснява автоматичното инсталиране на щранг, пълно затваряне на пръстеновидното изолационно устройство (AID), заключване и отключване на RCD и контрол на пътя на потока. От проектирането на сондажи и операциите в реално време до обобщенията след изпълнението на работата, всички данни остават последователни. Управлението на аспектите на визуализацията в реално време и инженерната оценка/планирането се извършва чрез платформата CENTRO Well Construction Optimization.
Настоящите разработки включват използването на разходомери за високо налягане (монтирани на щранга) за замяна на прости броячи на хода на помпата за подобрено измерване на потока. С тази нова технология, реологичните свойства и характеристиките на масовия поток на течността, влизаща в сондажната верига със затворен цикъл, могат да бъдат сравнени с измерванията на връщащата се течност. В сравнение с традиционните ръчни методи за измерване на кал с много по-ниски честоти на актуализиране, тази система предлага превъзходно хидравлично моделиране и данни в реално време.
04. Осигуряване на прост, прецизен контрол на налягането и събиране на данни
Технологиите PressurePro и Victus са решения, разработени съответно за начални и разширени приложения за контрол на налягането. Weatherford призна, че има приложения, подходящи за решения, попадащи между тези две нива. Най-новото решение Modus MPD на компанията запълва тази празнина. Проектирана за различни приложения като среда с висока или ниска температура, сушата и плитка вода, целта на системата е ясна: да се съсредоточи върху предимствата на производителността на технологията за контрол на налягането, позволявайки на експлоатационните компании да сондират по-ефективно и да намалят свързаните с налягането въпроси.
Решението Modus се отличава с модулен дизайн за гъвкав и ефективен монтаж. Три устройства са поставени в един транспортен контейнер, изискващ само едно повдигане по време на разтоварване на място. Ако е необходимо, отделните модули могат да бъдат извадени от контейнера за транспортиране за специфично разположение около сондажния обект.
Дроселният колектор е един независим модул, но ако има нужда да се инсталира в рамките на съществуваща инфраструктура, системата може да бъде конфигурирана да отговаря на специфичните изисквания на всяка сондажна платформа. Снабдена с два цифрови контролни дроселни вентила, системата позволява гъвкаво използване на клапан за изолиране или комбинирано използване за по-високи дебити. Прецизният контрол на тези дроселни клапани подобрява налягането в сондажа и контрола на еквивалентната циркулационна плътност (ECD), което позволява по-ефективно сондиране с по-ниска плътност на калта. Колекторът също интегрира система за защита от свръхналягане и тръбопровод.
Устройството за измерване на потока е друг модул. Използвайки разходомери на Кориолис, той измерва скоростите на връщащия се поток и свойствата на флуида, признати като индустриален стандарт за точност. С непрекъснатите данни за масовия баланс, операторите могат незабавно да идентифицират промените в налягането в сондажа, появяващи се под формата на аномалии на потока. Видимостта в реално време на условията на кладенеца улеснява бързите реакции и корекции, адресирайки проблемите с налягането, преди те да повлияят на операциите.
Цифровата система за управление е инсталирана в третия модул и отговаря за управлението на данните и функциите на измервателните и контролните устройства. Тази цифрова платформа работи чрез HMI на лаптоп, позволявайки на операторите да преглеждат условията на измерване с исторически тенденции и да контролират налягането чрез цифров софтуер. Диаграмите, показани на екрана, предоставят тенденции в реално време на условията в дупките, което позволява по-добро вземане на решения и по-бързи отговори въз основа на данните. Когато работи в режим на постоянно дънно налягане, системата може бързо да прилага налягане по време на периодите на свързване. С едно просто натискане на бутон системата автоматично регулира дроселните клапани, за да приложи необходимото налягане към сондажа, поддържайки постоянно налягане в отвора без поток. Съответните данни се събират, съхраняват за анализ след работа и се предават чрез интерфейса на системата за предаване на информация за сондажи (WITS) за преглед на платформата CENTRO.
Чрез автоматично контролиране на налягането, решението Modus може незабавно да реагира на промените в налягането в сондажа, защитавайки персонала, сондажа, околната среда и други активи. Като част от системата за целостта на сондажа, решението Modus контролира еквивалентната циркулационна плътност (ECD), осигурявайки надежден метод за подобряване на оперативната безопасност и защита на целостта на пласта, като по този начин се постига безопасно сондиране в тесни прозорци за безопасност с множество променливи и неизвестни.
Weatherford разчита на над 50 години опит, хиляди операции и милиони часове работно време, за да обобщи надеждни методи, привличайки базирана в Охайо оперативна компания за внедряване на решението Modus. В района на Ютика Шейл компанията-оператор трябваше да пробие 8,5-инчов сондаж до проектната дълбочина, за да изпълни разрешените целеви разходи за разходи.
В сравнение с планираното време за сондиране, решението Modus съкрати времето за сондиране с 60%, завършвайки целия участък на сондажа с едно пътуване. Ключът към този успех беше използването на MPD технология за поддържане на идеални плътности на калта в рамките на проектирания хоризонтален участък, минимизиране на загубите на циркулационно налягане в сондажа. Целта беше да се избегнат потенциални щети на пласта от кал с висока плътност в пластове с несигурни профили на налягане.
По време на основните фази на проектиране и проектиране на конструкцията, техническите експерти на Weatherford си сътрудничиха с компанията-оператор, за да определят обхвата на хоризонталния кладенец и да определят целите на сондажа. Екипът идентифицира изискванията и създаде план за предоставяне на качество на услугата, който не само координира изпълнението на проекта и логистиката, но и намали общите разходи. Инженерите на Weatherford препоръчаха решението Modus като най-добрият избор за операторската компания.
След завършване на дизайна, теренният персонал на Weatherford проведе проучване на място в Охайо, което позволи на местния екип да подготви работното място и зоната за сглобяване и да идентифицира и елиминира потенциалните опасности. Междувременно експерти от Тексас тестваха оборудването преди изпращане. Тези два екипа поддържаха непрекъсната комуникация с операторската компания, за да координират навременната доставка на оборудването. След като оборудването на Modus MPD пристигна на площадката за сондиране, бяха извършени ефективна инсталация и пускане в експлоатация и екипът на Weatherford бързо коригира оперативната схема на MPD, за да приспособи промените в проекта на сондажната компания-оператор.
05. Успешно кандидатстване на място
Въпреки това, малко след кацането на кладенеца, в него се появиха признаци на запушване. След обсъждане с операторската компания екипът на MPD на Weatherford предостави последния оперативен план за справяне с проблема. Предпочитаното решение беше да се увеличи противоналягането, докато бавно се повишава плътността на калта с 0,5ppg (0,06 SG). Това позволи на сондажната платформа да продължи сондирането, без да чака корекции на калта и без значително увеличаване на плътността на калта. С тази настройка, същият модул за сондиране на дъното на отвора беше използван за пробиване до целевата дълбочина на хоризонталния участък в едно пътуване.
По време на операцията решението Modus активно наблюдава притока и загубите в кладенеца, позволявайки на компанията-оператор да използва сондажни течности с по-ниска плътност и да намали употребата на барит. Като допълнение към калта с ниска плътност в сондажа, технологията Modus MPD активно прилага противоналягане в устието на сондажа, за да се справи лесно с непрекъснато променящите се условия в сондажа. Традиционните методи обикновено отнемат часове или ден за увеличаване или намаляване на плътността на калта.
Чрез прилагане на технологията Modus компанията-оператор направи сондажи до целевата дълбочина девет дни преди проектните дни (15 дни). Освен това, чрез намаляване на плътността на калта с 1,0 ppg (0,12 SG) и регулиране на противоналягането, за да се балансират наляганията в дупката и пласта, компанията-оператор намали общите разходи. С това решение на Weatherford хоризонталната секция от 18 000 фута (5486 метра) беше пробита с едно пътуване, увеличавайки механичната скорост на проникване (ROP) с 18% в сравнение с четири близки конвенционални кладенци.
06. Изглед за бъдещето на технологията MPD
Случаите, посочени по-горе, където стойността се създава чрез подобряване на производителността, са само един пример за по-широкото приложение на решението Modus на Weatherford. До 2024 г. партида от системи ще бъде разгърната в световен мащаб, за да се разшири допълнително използването на технология за контрол на налягането, позволявайки на други работещи компании да разберат и постигнат дългосрочна стойност с по-малко сложни ситуации и по-високо качество на конструкцията на кладенеца.
В продължение на много години енергийната индустрия прилага само технология за контрол на налягането по време на сондажни операции. Weatherford има различен поглед върху контрола на налягането. Това е решение за подобряване на производителността, приложимо към множество, ако не и всички категории нефтени кладенци, включително хоризонтални кладенци, насочени кладенци, развойни кладенци, многостранни кладенци и др. Чрез предефиниране на целите, които контролът на налягането в сондажния ствол може да постигне, включително циментиране, спускане на корпуса и други операции, всички се възползват от стабилен кладенец, избягвайки срутване на кладенеца и повреда на пласта, като същевременно повишава ефективността.
Например, контролирането на налягането по време на циментиране позволява на експлоатационните компании да се справят по-проактивно със събития в сондажа като приток и загуби, като по този начин подобряват зоналната изолация. Циментирането с контролирано налягане е особено ефективно в кладенци с тесни сондажни прозорци, слаби образувания или минимални запаси. Прилагането на инструменти и технология за контрол на налягането по време на операциите за завършване позволява лесен контрол на налягането по време на инсталирането на инструментите за завършване, подобрявайки оперативната ефективност и намалявайки рисковете.
По-добър контрол на налягането в рамките на безопасни работни прозорци и приложим за всички кладенци и операции. С непрекъснатото появяване на решения Modus и системи за контрол на налягането, пригодени за различни приложения, контролът на налягането в повече нефтени кладенци вече е възможен. Решенията на Weatherford могат да осигурят цялостен контрол на налягането, намаляване на авариите, подобряване на качеството на сондажа, увеличаване на стабилността на сондажа и повишаване на производството.
Време на публикуване: 20 март 2024 г