Неизбежные риски, связанные с бурением нефти и газа, огромны, наиболее серьезным из которых является неопределенность забойного давления. По данным Международной ассоциации буровых подрядчиков,Бурение с регулируемым давлением (MPD)представляет собой адаптивный метод бурения, используемый для точного контроля затрубного давления по всему стволу скважины. За последние пятьдесят лет было разработано и усовершенствовано множество технологий и методов для смягчения и преодоления проблем, вызванных неопределенностью давления. С момента появления первого вращающегося устройства управления (УЗО) в мире в 1968 году компания Weatherford стала пионером в отрасли.
Являясь лидером в отрасли MPD, компания Weatherford разработала инновационные решения и технологии для расширения диапазона и применения систем контроля давления. Однако контроль давления – это не только контроль давления в затрубном пространстве. При этом необходимо учитывать бесчисленное множество особых условий эксплуатации по всему миру, сложные пласты и проблемы на различных площадках бурения. Имея десятилетия накопленного опыта, технические эксперты компании понимают, что отличный процесс регулирования давления должен быть адаптирован для решения различных задач, а не быть универсальной системой для любого применения. Руководствуясь этим принципом, технологии MPD разных уровней были разработаны для удовлетворения различных потребностей эксплуатирующих компаний, независимо от того, насколько сложными могут быть их условия или окружающая среда.
01. Создание системы с замкнутым контуром с использованием УЗО
RCD обеспечивает как обеспечение безопасности, так и отклонение потока, выступая в качестве технологии начального уровня для MPD. Первоначально разработанные в 1960-х годах для береговых операций, устройства УЗО предназначены для отвода потока наверх.ПБсоздать замкнутую систему циркуляции. Компания постоянно внедряет инновации и совершенствует технологию УЗО, добившись проверенного на практике успеха на протяжении нескольких десятилетий.
По мере того как приложения MPD расширяются и охватывают все более сложные области (например, новые среды и задачи), к системам MPD предъявляются более высокие требования. Это привело к постоянному совершенствованию технологии УЗО, которая теперь имеет более высокие номинальные давления и температуры, и даже получила квалификацию для использования в условиях чистого газа от Американского института нефти. Например, полиуретановые высокотемпературные уплотнительные компоненты Weatherford имеют номинальную температуру на 60 % выше, чем существующие полиуретановые компоненты.
С развитием энергетической отрасли и развитием морских рынков компания Weatherford разработала новые типы УЗО для решения уникальных задач мелководных и глубоководных сред. УЗО, используемые на мелководных буровых платформах, располагаются над поверхностным превентором, тогда как на буровых судах с динамическим позиционированием УЗО обычно устанавливаются под натяжным кольцом как часть узла райзера. Независимо от применения или окружающей среды, RCD остается критически важной технологией, поддерживающей постоянное затрубное давление во время буровых работ, образующей устойчивые к давлению барьеры, предотвращающей опасности при бурении и контролирующей проникновение пластовых флюидов.
02. Добавление дроссельных клапанов для лучшего контроля давления
В то время как устройства RCD могут отводить возвращающиеся жидкости, способность активно контролировать профиль давления в стволе скважины достигается за счет расположенного ниже по потоку наземного оборудования, в частности, дроссельных клапанов. Сочетание этого оборудования с устройствами УЗО позволяет использовать технологию MPD, обеспечивающую более строгий контроль устьевого давления. Решение компании Weatherford по управлению давлением PressurePro при использовании в сочетании с устройствами RCD расширяет возможности бурения, избегая при этом инцидентов, связанных с давлением в скважине.
В этой системе используется единый человеко-машинный интерфейс (ЧМИ) для управления дроссельными клапанами. HMI отображается на ноутбуке в кабине бурильщика или на полу буровой установки, что позволяет полевому персоналу виртуально управлять дроссельными клапанами, одновременно отслеживая важные параметры бурения. Операторы вводят желаемое значение давления, а затем система PressurePro автоматически поддерживает это давление, контролируя SBP. Дроссельные клапаны могут автоматически регулироваться в зависимости от изменений забойного давления, что позволяет быстро и надежно корректировать систему.
03. Автоматическое реагирование для снижения рисков при бурении
Интеллектуальное решение MPD Victus является одним из наиболее значимых продуктов MPD компании Weatherford и одной из самых передовых технологий MPD на рынке. Это решение, созданное на основе передовых технологий УЗО и дроссельных клапанов компании Weatherford, поднимает точность, контроль и автоматизацию на беспрецедентный уровень. Благодаря интеграции оборудования буровой установки она обеспечивает связь между машинами, анализ состояния скважины в реальном времени и быстрое автоматическое реагирование из централизованного местоположения, тем самым точно поддерживая забойное давление.
Что касается оборудования, решение Victus расширяет возможности измерения расхода и плотности за счет включения массовых расходомеров Кориолиса и манифольда с четырьмя независимо управляемыми дроссельными клапанами. Усовершенствованные гидравлические модели учитывают температуру жидкости и пласта, сжимаемость жидкости и влияние бурового шлама для точного определения забойного давления в режиме реального времени. Алгоритмы управления искусственным интеллектом (ИИ) выявляют аномалии в стволе скважины, предупреждают бурильщика и операторов MPD и автоматически отправляют команды регулировки наземному оборудованию MPD. Это позволяет в режиме реального времени обнаруживать притоки/потери в стволе скважины и обеспечивает соответствующую регулировку оборудования на основе гидравлического моделирования и интеллектуального управления, и все это без необходимости ручного ввода со стороны операторов. Система, основанная на программируемых логических контроллерах (ПЛК), может легко интегрироваться в любом месте буровой платформы, обеспечивая надежную и безопасную инфраструктуру MPD.
Упрощенный пользовательский интерфейс помогает пользователям сосредоточиться на ключевых параметрах и выдавать оповещения о неожиданных событиях. Мониторинг на основе состояния отслеживает производительность оборудования MPD, обеспечивая упреждающее обслуживание. Надежные автоматизированные отчеты, такие как ежедневные сводки или анализ после завершения работ, еще больше оптимизируют производительность бурения. При глубоководных операциях дистанционное управление через единый пользовательский интерфейс облегчает автоматическую установку райзера, полное закрытие кольцевого изолирующего устройства (AID), блокировку и разблокировку УЗО, а также управление потоком. От проекта скважины и операций в режиме реального времени до сводных данных после завершения работ — все данные остаются согласованными. Управление визуализацией в реальном времени и аспектами инженерной оценки/планирования осуществляется через платформу CENTRO Well Construction Optimization.
Текущие разработки включают использование расходомеров высокого давления (установленных на стояке) вместо простых счетчиков хода насоса для улучшения измерения расхода. Благодаря этой новой технологии реологические свойства и характеристики массового расхода жидкости, поступающей в замкнутый контур бурения, можно сравнивать с измерениями возвращающейся жидкости. По сравнению с традиционными методами измерения бурового раствора вручную с гораздо меньшей частотой обновления, эта система обеспечивает превосходное гидравлическое моделирование и данные в реальном времени.
04. Обеспечение простого и точного контроля давления и сбора данных
Технологии PressurePro и Victus — это решения, разработанные для приложений начального и расширенного контроля давления соответственно. Компания Weatherford признала, что существуют приложения, подходящие для решений, находящихся между этими двумя уровнями. Новейшее решение компании Modus MPD заполняет этот пробел. Разработанная для различных применений, таких как высокотемпературные или низкотемпературные среды, на суше и на мелководье, цель системы проста: сосредоточиться на эксплуатационных преимуществах технологии контроля давления, позволяя добывающим компаниям более эффективно бурить и снижать давление, связанное с давлением. проблемы.
Решение Modus имеет модульную конструкцию, обеспечивающую гибкую и эффективную установку. Три устройства размещаются в одном транспортном контейнере, поэтому при разгрузке на месте требуется только один подъем. При необходимости отдельные модули можно извлечь из транспортного контейнера для конкретного размещения на буровой площадке.
Дроссельный манифольд представляет собой один независимый модуль, но если есть необходимость установить его в рамках существующей инфраструктуры, систему можно настроить в соответствии с конкретными требованиями каждой буровой платформы. Система, оснащенная двумя дроссельными клапанами с цифровым управлением, позволяет гибко использовать любой клапан для изоляции или комбинированное использование для более высоких скоростей потока. Точное управление этими дроссельными клапанами улучшает давление в стволе скважины и контроль эквивалентной циркулирующей плотности (ECD), обеспечивая более эффективное бурение при более низкой плотности бурового раствора. В коллектор также встроена система защиты от избыточного давления и трубопроводы.
Устройство измерения расхода представляет собой другой модуль. Используя расходомеры Кориолиса, он измеряет скорость обратного потока и свойства жидкости, что признано отраслевым стандартом точности. Имея непрерывные данные баланса массы, операторы могут сразу идентифицировать изменения забойного давления, проявляющиеся в виде аномалий потока. Видимость состояния скважины в режиме реального времени облегчает быстрое реагирование и корректировку, устраняя проблемы с давлением до того, как они повлияют на работу.
Цифровая система управления установлена внутри третьего модуля и отвечает за управление данными и функциями приборов измерения и контроля. Эта цифровая платформа работает через HMI ноутбука, позволяя операторам просматривать условия измерения с историческими тенденциями и контролировать давление с помощью цифрового программного обеспечения. Диаграммы, отображаемые на экране, отображают тенденции скважинных условий в режиме реального времени, что позволяет лучше принимать решения и быстрее реагировать на основе данных. При работе в режиме постоянного забойного давления система может быстро подавать давление в периоды соединения. Простым нажатием кнопки система автоматически регулирует дроссельные клапаны для подачи необходимого давления в ствол скважины, поддерживая постоянное забойное давление без потока. Соответствующие данные собираются, сохраняются для анализа после завершения работ и передаются через интерфейс системы передачи информации о скважине (WITS) для просмотра на платформе CENTRO.
Автоматически контролируя давление, решение Modus может оперативно реагировать на изменения давления в скважине, защищая персонал, ствол скважины, окружающую среду и другие активы. Являясь частью системы целостности ствола скважины, решение Modus контролирует эквивалентную циркулирующую плотность (ECD), предоставляя надежный метод повышения эксплуатационной безопасности и защиты целостности пласта, тем самым обеспечивая безопасное бурение в узких окнах безопасности с множеством переменных и неизвестных.
Weatherford опирается на более чем 50-летний опыт, тысячи операций и миллионы часов работы, чтобы обобщить надежные методы, привлекая эксплуатирующую компанию из Огайо для развертывания решения Modus. На сланцевом участке Ютика операционной компании необходимо было пробурить 8,5-дюймовую скважину на проектную глубину, чтобы достичь утвержденных целевых показателей затрат.
По сравнению с запланированным временем бурения решение Modus сократило время бурения на 60%, завершив всю секцию скважины за один рейс. Ключом к этому успеху стало использование технологии MPD для поддержания идеальной плотности бурового раствора в пределах проектируемого горизонтального участка, сводя к минимуму потери циркуляционного давления в стволе скважины. Цель заключалась в том, чтобы избежать потенциального повреждения пласта буровым раствором высокой плотности в пластах с неопределенными профилями давления.
На этапах базового проектирования и строительства технические эксперты Weatherford сотрудничали с эксплуатирующей компанией, чтобы определить объем горизонтальной скважины и поставить цели бурения. Команда определила требования и разработала план обеспечения качества услуг, который не только координировал выполнение проекта и логистику, но и сокращал общие затраты. Инженеры Weatherford рекомендовали решение Modus как лучший выбор для эксплуатирующей компании.
После завершения проектирования полевой персонал Weatherford провел обследование объекта в Огайо, что позволило местной команде подготовить рабочую площадку и зону сборки, а также выявить и устранить потенциальные опасности. Тем временем специалисты из Техаса протестировали оборудование перед отправкой. Эти две команды поддерживали постоянную связь с эксплуатирующей компанией для координации своевременной поставки оборудования. После того, как оборудование Modus MPD прибыло на буровую площадку, были проведены эффективный монтаж и ввод в эксплуатацию, и команда Weatherford быстро скорректировала схему работы MPD с учетом изменений в проекте бурения эксплуатирующей компании.
05. Успешное применение на месте
Однако вскоре после того, как скважина была погружена, в стволе появились признаки закупорки. После обсуждения с эксплуатирующей компанией команда MPD компании Weatherford представила последний оперативный план решения этой проблемы. Предпочтительным решением было увеличение противодавления при медленном повышении плотности бурового раствора на 0,5 фунтов на галлон (0,06 удельного давления). Это позволило буровой установке продолжить бурение, не дожидаясь регулировки бурового раствора и существенно не увеличивая плотность бурового раствора. При такой регулировке одна и та же компоновка низа скважины использовалась для бурения горизонтального участка на проектную глубину за один рейс.
На протяжении всей операции решение Modus активно контролировало притоки и потери в стволе скважины, что позволило эксплуатирующей компании использовать буровые растворы с более низкой плотностью и сократить использование барита. В качестве дополнения к буровому раствору низкой плотности в стволе скважины технология Modus MPD активно применяет противодавление на устье скважины, чтобы легко справляться с постоянно меняющимися условиями в скважине. Традиционные методы обычно требуют нескольких часов или дней, чтобы увеличить или уменьшить плотность бурового раствора.
Применяя технологию Modus, эксплуатационная компания пробурила скважину на проектную глубину на девять дней раньше проектного срока (15 дней). Кроме того, за счет снижения плотности бурового раствора на 1,0 фунтов на галлон (0,12 удельного давления) и корректировки противодавления для балансировки забойного и пластового давления компания-оператор сократила общие затраты. Благодаря этому решению Weatherford горизонтальная секция длиной 18 000 футов (5 486 метров) была пробурена за один рейс, что увеличило механическую скорость проходки (МСП) на 18% по сравнению с четырьмя близлежащими традиционными скважинами.
06.Взгляд на будущее технологии MPD
Описанные выше случаи, когда ценность создается за счет повышения производительности, являются лишь одним из примеров более широкого применения решения Weatherford Modus. К 2024 году по всему миру будет развернута партия систем для дальнейшего расширения использования технологий контроля давления, что позволит другим эксплуатирующим компаниям понять и достичь долгосрочной выгоды с меньшим количеством сложных ситуаций и более высоким качеством строительства скважин.
В течение многих лет энергетическая отрасль применяла технологию контроля давления только во время буровых работ. У Weatherford другой взгляд на контроль давления. Это решение для повышения производительности, применимое к многочисленным, если не ко всем, категориям нефтяных скважин, включая горизонтальные скважины, наклонно-направленные скважины, эксплуатационные скважины, многоствольные скважины и многие другие. Переопределяя цели, которых может достичь контроль давления в стволе скважины, включая цементирование, спуск обсадной колонны и другие операции, мы получаем выгоду от стабильности ствола скважины, предотвращения обрушения ствола скважины и повреждения пласта, одновременно повышая эффективность.
Например, контроль давления во время цементирования позволяет эксплуатирующим компаниям более активно реагировать на такие явления в скважине, как приток и потери, тем самым улучшая зональную изоляцию. Цементирование с контролем давления особенно эффективно в скважинах с узкими окнами бурения, слабыми пластами или минимальными запасами. Применение инструментов и технологий контроля давления во время операций по заканчиванию позволяет легко контролировать давление во время установки инструментов для заканчивания, повышая эффективность работы и снижая риски.
Улучшенный контроль давления в безопасных рабочих окнах, применимый ко всем скважинам и операциям. Благодаря постоянному появлению решений Modus и систем контроля давления, адаптированных для различных применений, теперь стало возможным регулирование давления на большем количестве нефтяных скважин. Решения Weatherford могут обеспечить комплексный контроль давления, снизить количество аварий, улучшить качество ствола скважины, повысить стабильность ствола скважины и увеличить добычу.
Время публикации: 20 марта 2024 г.