日本午夜精品电影_91成人免费视频_国内视频一区_国产精品一二三在线

編譯 李智鵬
 
    一項(xiàng)新的井下異常檢測(cè)和管理服務(wù)集成了成熟的MPD（控壓鉆井）和有線鉆桿技術(shù)，能夠更快地發(fā)現(xiàn)和解決井下問題，讓深水鉆井更安全、更高效。
    本文回顧了目前最先進(jìn)的MPD和有線鉆桿作業(yè)井下異常檢測(cè)系統(tǒng)，以及這項(xiàng)技術(shù)為深水鉆井帶來的安全性和有效性。此外，還討論了將MPD的響應(yīng)功能與有線鉆桿測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)檢測(cè)功能相結(jié)合的一個(gè)新產(chǎn)品。單一、全面的井下異常檢測(cè)和管理系統(tǒng)是憑借司鉆的直覺來消除井下異常檢測(cè)更多的不確定性，減少對(duì)糾措需求，從而在鉆井過程中實(shí)現(xiàn)更安全、更有保障的井下控制。
 
利用MPD處治井下異常事件
深水鉆井施工面臨的挑戰(zhàn)就是控制井下壓力，使其保持在儲(chǔ)層孔隙壓力、坍塌壓力和破裂壓力梯度之間一個(gè)狹窄的鉆井窗口或壓力范圍內(nèi)。MPD 服務(wù)被廣泛用于最大限度地降低與井涌、井漏或井眼坍塌相關(guān)的安全風(fēng)險(xiǎn)，以及因此導(dǎo)致的鉆井周期延長和增加額外成本的情況出現(xiàn)。作為一種自適應(yīng)的鉆井工藝，MPD通過確定井下環(huán)境的壓力極限（鉆井窗口）以及相應(yīng)地管控鉆井液環(huán)空壓力曲線來控制井筒的環(huán)空壓力。
 
    MPD為深水鉆井提供了幾個(gè)顯著的好處，包括：能夠鉆曾被認(rèn)為是不可能鉆的井，包括非常困難的深水和超深水鉆井、鉆高溫/高壓井以及在枯竭的油藏鉆大位移井；可減少與井控失控、井漏、井筒不穩(wěn)定以及壓差卡鉆相關(guān)的非生產(chǎn)時(shí)間；能夠提高機(jī)械鉆速、能以更低的鉆井液密度、更清潔的鉆井液和更低的過平衡或近平衡壓力進(jìn)行鉆進(jìn)。有助于縮短鉆井周期以及在狹窄壓力窗口的情況下進(jìn)行鉆井作業(yè)，同時(shí)還能減少對(duì)地層的傷害，從而提高油井的生產(chǎn)效率，延長鉆頭的使用壽命；能顯著降低鉆井作業(yè)的碳排放量、柴油機(jī)的柴油消耗量以及所需鉆井液的使用量；通過沿伸套管下入深度和消除套管柱來簡化套管設(shè)計(jì)；本質(zhì)上講，鉆井風(fēng)險(xiǎn)越低，鉆井作業(yè)就越安全。通過將MPD技術(shù)引入鉆井作業(yè)，使其成為鉆井工藝的一個(gè)組成部分，作業(yè)方就可有效地解決與井筒壓力相關(guān)的問題。據(jù)估計(jì)，鉆井期間大約有40%的非生產(chǎn)時(shí)間是由計(jì)劃外作業(yè)造成的，其中主要是因井筒壓力問題所致，MPD僅用作最后一種手段。
 
    與傳統(tǒng)的鉆井工藝相比，MPD的流體管控能力有了重大改進(jìn)，傳統(tǒng)鉆井工藝依靠各種地面?zhèn)鞲衅鱽頇z測(cè)泥漿池中的流量變化和意外的流體量。這些傳感器通常不會(huì)檢測(cè)出問題，直到井涌閾值體量達(dá)到10桶或更多時(shí)才能查出。一旦被發(fā)現(xiàn)，工人們有責(zé)任迅速采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣肀Ｗo(hù)油井。即使在司鉆處理完問題后，通過關(guān)閉BOP（防噴器）以及將套壓恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)狀態(tài)時(shí)，地面也會(huì)有高達(dá)50桶或更多額外的井涌流體量。這種流體必須緩慢地循環(huán)出井筒，通?？赡苄枰獛滋斓臅r(shí)間，而且會(huì)增加深水鉆機(jī)大量的時(shí)間和成本。 目前最先進(jìn)的MPD技術(shù)是基于模型的節(jié)流控制，根據(jù)一個(gè)嵌入式的液壓模型提供的信息自動(dòng)調(diào)MPD節(jié)流流量。該模型是根據(jù)井的流路相關(guān)數(shù)據(jù)構(gòu)建的，包括套管尺寸、套管鞋深度、泥漿比重以及鉆具與BHA（井底鉆具組合）的配置。
 
    該模型預(yù)估了各種操作假設(shè)下的井下壓力。這些估值通過納入實(shí)際的井下壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行微調(diào)，這些數(shù)據(jù)是通過PWD（隨鉆壓力檢測(cè)）工具獲取的。MPD控制系統(tǒng)采用精確的井下壓力估值來選擇最佳的地面節(jié)流壓力，以便在井的預(yù)定深度達(dá)到時(shí)獲得所需的壓力或鉆井液當(dāng)量密度。雖然基于模型的自動(dòng)節(jié)流控制比傳統(tǒng)的鉆井技術(shù)有了巨大的改進(jìn)，但由于缺乏實(shí)時(shí)的井下數(shù)據(jù)，模型只能提供估計(jì)的參數(shù)，主要來自井場(chǎng)地面獲得的數(shù)據(jù)和觀測(cè)的結(jié)果。司鉆和鉆工們已經(jīng)進(jìn)行過執(zhí)行MPD操作的培訓(xùn)，他們可以很好地預(yù)測(cè)井下發(fā)生的事情。
 
    這種局限性增加了誤判井下異常事件和運(yùn)用錯(cuò)誤的糾正措施的風(fēng)險(xiǎn)。例如，在發(fā)生井筒坍塌事件期間，井筒內(nèi)低液柱壓力導(dǎo)致地層壓實(shí)受損或破壞以及地層巖石流失到鉆井液返回到地面這種現(xiàn)象。井壁超規(guī)格膨脹，鉆井液會(huì)立即填充地層巖石破碎或脫落后留下的空隙體積。在地面不會(huì)立即檢測(cè)到這種井筒坍塌事件。然而，隨著時(shí)間的不斷延續(xù)，巖屑堆積的速度將比預(yù)期的要快，地面泥漿池中的液位則會(huì)下降，如果孤立地看，這可能會(huì)被解釋為是由于井下液柱壓力過大而導(dǎo)致的鉆井液漏失。司鉆可能會(huì)通過降低泵速和鉆井液密度來予以應(yīng)對(duì)，然后再將低密度鉆井液泵入井下循環(huán)觀察、處治，如果采用這種方法處理，將會(huì)使井筒壓力更低，導(dǎo)致井筒進(jìn)一步坍塌。
 
 
井下寬帶解決方案進(jìn)行早期異常檢測(cè)
 
    深水鉆井作業(yè)受益于通過LWD/MWD（隨鉆測(cè)井和隨鉆測(cè)量）工具獲取的數(shù)據(jù)，幫助確保更安全、更高效、更精確地將井鉆至油藏最高產(chǎn)的開采區(qū)域。
 
    多年來，鉆井作業(yè)依靠泥漿脈沖遙測(cè)技術(shù)，通過壓力脈沖穿越鉆井液柱的方法將測(cè)得的井下數(shù)據(jù)傳送到地面。然而，受制于泥漿脈沖帶寬的限制，每秒僅有5到40 bps，傳輸速度達(dá)到聲速的最大值，并且需要在流動(dòng)的鉆井液中進(jìn)行通信。信號(hào)干擾的風(fēng)險(xiǎn)也限制了泥漿脈沖的測(cè)量值，一次只允許傳送一個(gè)工具的測(cè)量數(shù)據(jù)，而且，通常與靠近BHA的區(qū)域進(jìn)行通信。有限的數(shù)據(jù)流緩慢、低帶寬的傳輸率限制了司鉆和定向工程師做出及時(shí)、明智決策所需的信息量。
 
    一種被簡稱為DBS（A downhole broadband solution井下寬帶解決方案）的技術(shù)消除了泥漿脈沖系統(tǒng)的許多帶寬和傳輸速度限制。該方法集成了三個(gè)獨(dú)立的組件，以更清晰、更準(zhǔn)確、更快速的方式提供實(shí)時(shí)井下數(shù)據(jù)傳輸，從而能使作業(yè)者及時(shí)做出更明智的鉆井決策。
 
一種高速的DBS網(wǎng)絡(luò)通過有線鉆桿傳輸數(shù)據(jù)，見圖2（一個(gè)有線鉆桿柱的示例，它從BHA的位置傳輸定向鉆井和LWD數(shù)據(jù)，傳輸來自分布式傳感器沿管柱的測(cè)量數(shù)據(jù)。盡管有線鉆桿柱在不斷變長并深入地層，數(shù)據(jù)鏈路能幫助增強(qiáng)信號(hào)傳輸），這種鉆桿將傳統(tǒng)鉆桿、嵌入式同軸電纜以及沿鉆桿長度定位的信號(hào)增強(qiáng)感應(yīng)聯(lián)軸器結(jié)合在一起制造而成。如果說泥漿脈沖遙測(cè)在帶寬領(lǐng)域類似于撥號(hào)互聯(lián)網(wǎng)，那么有線鉆桿就像以太網(wǎng)電纜，以超過57000 bps的速度提供井下遙測(cè)。也就是自動(dòng)測(cè)量與傳輸，比泥漿脈沖傳輸快約2500倍。
該網(wǎng)絡(luò)可始終進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不受流體介質(zhì)或流量影響，即使在起下鉆作業(yè)期間也能傳輸數(shù)據(jù)。一個(gè)位于頂驅(qū)上的起下鉆數(shù)據(jù)工具在起下鉆期間擺動(dòng)并與剩余鉆具相連接，與井下工具保持持續(xù)的數(shù)據(jù)連接，使司鉆能實(shí)時(shí)地了解潛在的不安全的壓力變化。
用于數(shù)據(jù)采集的井下工具包括多種布設(shè)在BHA中的測(cè)量工具和專用的第三方服務(wù)的測(cè)井工具，目的是提高地質(zhì)導(dǎo)向能力，幫助優(yōu)化井眼軌跡直至鉆入最佳油層。DBS工具包括BHA中布設(shè)的PWD，以及沿有線鉆桿放置的分布式傳感器，用于測(cè)量其他參數(shù)，如測(cè)量整個(gè)環(huán)空的壓力和溫度數(shù)據(jù)，以便更深入地了解鉆井、起下鉆和完井作業(yè)期間的井下工況?？偠灾?，這些工具通過同時(shí)采集和傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)流，將整口井變成一個(gè)測(cè)量設(shè)備，以便更清楚地了解鉆井效率、井眼凈化和井筒穩(wěn)定性。鉆機(jī)的一個(gè)DBS數(shù)據(jù)服務(wù)器將這些數(shù)據(jù)匯總、背景化或上下關(guān)聯(lián)的進(jìn)行分析和理解，并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為司鉆所需的任何語言和結(jié)論輸出。
 
DBS應(yīng)用程序包括可視化軟件和鉆井應(yīng)用App，這些Apps利用井下數(shù)據(jù)來更快地識(shí)別井筒狀況。DBS支持任何服務(wù)提供商的Apps，并將它們連接到一個(gè)人機(jī)界面，將井下數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為支持更可操作的鉆井決策形式，無論是在井場(chǎng)還是在遠(yuǎn)程作業(yè)中心都能實(shí)現(xiàn)。
 
 
    DBS為司鉆提供各種井下數(shù)據(jù)，目的是提高鉆井效率，幫助作業(yè)者加快鉆井速度、使井鉆得更深、位移更遠(yuǎn)，同時(shí)還要使井眼軌跡最終鉆入最高產(chǎn)的儲(chǔ)層區(qū)域。DBS還提供了對(duì)鉆柱發(fā)生過度振動(dòng)、潛在的井筒不穩(wěn)定以及卡鉆事件的實(shí)時(shí)感知，司鉆可以利用這些感知判斷井下工況是否存在問題，如果判斷存在，及時(shí)采取適當(dāng)?shù)募m正措施，盡早解決或緩解存在的問題，最大限度地減少非生產(chǎn)時(shí)間和成本高昂的干預(yù)作業(yè)。
 
    雖然該方法提供了對(duì)井涌或井漏事件的實(shí)時(shí)感知，但如果鉆井現(xiàn)場(chǎng)沒有MPD服務(wù)，司鉆的響應(yīng)選項(xiàng)會(huì)受到限制。這種情況發(fā)生在地面采用常規(guī)鉆井設(shè)備加上井下采用有線鉆桿鉆井時(shí)。鉆進(jìn)時(shí)井下工具記錄到一個(gè)壓力問題，但鉆井隊(duì)在地面沒有正確的診斷工具來驗(yàn)證和識(shí)別這個(gè)問題。鉆進(jìn)繼續(xù)進(jìn)行，直到泥漿池液面數(shù)據(jù)表明，此次事件是一次規(guī)模和嚴(yán)重度都在增大的井涌事件。司鉆被迫停泵，關(guān)閉BOP，建立地面回壓，一個(gè)多星期才將井內(nèi)的井涌流體循環(huán)出井口，這給鉆井作業(yè)增加了費(fèi)用，延長了時(shí)間。
 
    事后分析表明，DBS就緒工具測(cè)量出一些MPD系統(tǒng)在地面永遠(yuǎn)無法檢測(cè)到的壓力異常。但是，MPD會(huì)檢測(cè)其他測(cè)量參數(shù)，能為井下數(shù)據(jù)提供更多背景信息。MPD系統(tǒng)有一個(gè)基于已建立的物理特性和地面可見的油井視圖，而井下傳感器則檢測(cè)真實(shí)的原位狀況，不考慮應(yīng)計(jì)的價(jià)值。通過比較MPD模型的估計(jì)參數(shù)與實(shí)際數(shù)據(jù)的偏差，司鉆可以做出更快、更準(zhǔn)確的控制決策，降低井涌的規(guī)模和嚴(yán)重度。
 
改進(jìn)井下異常檢測(cè)及管控的綜合方法
 
    上述鉆井挑戰(zhàn)由于缺乏實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)而誤解了某些井下事件，或由于井場(chǎng)缺乏MPD系統(tǒng)而無法根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的感知采取行動(dòng)，這些都促使了NOV（National Oilwell Varco國民油井Varco）公司開發(fā)一種新的異常檢測(cè)和管理系統(tǒng)。
 
    新方法集成了DBS的檢測(cè)能力以及基于模型的MPD在地面的響應(yīng)能力，以提高具有挑戰(zhàn)性的海上環(huán)境的鉆井安全和效率。
 
    井下異常檢測(cè)系統(tǒng)包括一個(gè)水力學(xué)模型，其配置為與一個(gè)僅支持MPD的系統(tǒng)相同，使用在地面獲取的數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)信息，并根據(jù)PWD工具測(cè)量的井下數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)。該系統(tǒng)還整合了井下傳感器網(wǎng)絡(luò)的高速、高分辨率數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來自LWD工具以及沿鉆柱獲得的壓力和溫度的傳感器數(shù)據(jù)。
 
    然后，將來自井下傳感器和水力學(xué)模型的數(shù)據(jù)輸入到異常事件檢測(cè)引擎，該引擎將每個(gè)井下傳感器的測(cè)量值與相應(yīng)的建模后的估計(jì)值進(jìn)行獨(dú)立的比較。當(dāng)測(cè)得的井下值與估計(jì)值匹配時(shí)，將驗(yàn)證模型是否符合實(shí)際的井下工況。任何差異都表明發(fā)生了一些意外的井下事件，這些事件要么在模型中沒有被捕獲到，要么在地面無法檢測(cè)到。井下傳感器網(wǎng)絡(luò)還能監(jiān)測(cè)事件隨時(shí)間推移的任何變化或進(jìn)展，為司鉆和技術(shù)人員提供對(duì)事件發(fā)生的位置、體積和速度的感知或洞察，如圖3（新的集成系統(tǒng)如何提供井下異常事件的早期檢測(cè)和實(shí)時(shí)跟蹤的一個(gè)例子）所示。
 
 
    來自水力學(xué)模型、鉆井現(xiàn)場(chǎng)的科里奧利流量計(jì)和壓力傳感器、以及井下分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)被整合到DBS應(yīng)用程序中，進(jìn)行完善式的解釋。目前的異常事件檢測(cè)系統(tǒng)包括一個(gè)可視化的App，該App以圖形方式將實(shí)時(shí)傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)與多色熱圖上的建模值（如井下壓力或溫度）進(jìn)行比較，見圖4（可視化App提供的一幅有代表性的熱圖，它能幫助司鉆提高對(duì)分布式井下傳感器數(shù)據(jù)的理解）所示。此類熱圖清楚地顯示了與模型現(xiàn)實(shí)偏離的時(shí)間和位置。司鉆和技術(shù)人員分析這些地圖，確定適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，并通過調(diào)整 MPD 系統(tǒng)的節(jié)流來執(zhí)行此響應(yīng)。
 
 
    未來，這種方法將利用解釋Apps來審查、處理和解釋數(shù)據(jù)，診斷井下異常，為司鉆提供對(duì)異常事件發(fā)生的位置、類型和嚴(yán)重程度進(jìn)行更深入的了解。
 
     開發(fā)的最終階段將是一種閉環(huán)式的自動(dòng)化升級(jí)，其應(yīng)用工具可完全自動(dòng)化地進(jìn)行異常事件檢測(cè)和響應(yīng)。在發(fā)生井涌時(shí)，該過程會(huì)從井下傳感器網(wǎng)絡(luò)開始，檢測(cè)壓力和溫度最微小的變化，這些變化表明地層流體開始涌入井筒。這些數(shù)據(jù)會(huì)通過有線鉆桿傳輸?shù)降孛?，在地面，一種人工智能算法會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確認(rèn)此次井涌。然后，精確的指令會(huì)自動(dòng)發(fā)送給MPD控制器，執(zhí)行必要的操作，例如上提鉆頭、降低泵速或調(diào)整節(jié)流，施加最佳回壓，將井涌流體循環(huán)出井口，繼續(xù)安全地鉆至目標(biāo)井深。
 
    這種完全自動(dòng)化的過程將在井涌和井漏早期的檢測(cè)中提供一個(gè)真正的階梯式變化。司鉆可隨時(shí)了解井下工況，而該過程能將司鉆從檢測(cè)、分析和循環(huán)響應(yīng)中解脫出來，自動(dòng)處治井涌或井漏，實(shí)現(xiàn)真正的MPD輔助的井控操作。通過整合近乎實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集、傳輸與處理實(shí)際的井下數(shù)據(jù)，與模型控制的MPD系統(tǒng)相比，該過程能更精準(zhǔn)、更迅速和更安全地處治井涌和井漏問題。
 
    上述內(nèi)容可總結(jié)為，通過更快地檢測(cè)異常事件，更快地做出明智決策，實(shí)施異常控制與處治幾乎就在瞬間，該系統(tǒng)有可能會(huì)節(jié)省數(shù)天或數(shù)周的建井周期，同時(shí)還能降低風(fēng)險(xiǎn)，提高作業(yè)安全，讓嚴(yán)重的井控事故和井噴事件成為過去。