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BP&壳牌“墙裂”推荐!XACT钻完井声波遥测系统

BP&壳牌“墙裂”推荐!XACT钻完井声波遥测系统

钻完井过程中对技术和作业的要求越来越高,潜在的问题也随之出现。

这种情况下,充分了解钻井过程中井眼的实际状况就显得十分重要了。一套好用的遥测系统能够将井底的实际情况展现在作业者面前,供他们参考。因此,遥测系统是钻井过程中一项非常重要的工具。但是目前常用的数据遥测平台,如泥浆脉冲(mud pulse)、有线钻杆(WDP)或电磁(EM)系统都有着严重的局限性,有的是操作上受限,有的是带宽较低、安装复杂、应用成本高等。这些问题都增加了上述系统在实际应用中的难度。

有线钻杆(WDP)收集到的数据质量较好,可能是目前的遥测信息采集技术中综合性能最强的。但是该工艺包含有线组件,需要专门的工具安装,组装过程繁琐复杂,且花费甚高。

电磁(EM)平台的数据采集率相对较低,在陆上钻井应用效果比较好。但对储层性质依赖性比较大,很难用于海上钻井。

泥浆脉冲遥测平台是目前最常用的井下数据采集方法。限制流体流动,然后将产生的流体压力脉冲输送到地面。但是这种方法的数据传输速率相对较低,且依赖于流体流动,在使用深度上也有较大限制。该方法对钻杆运行也有一定的影响,采用该技术后,钻柱无法进行分布式测量、投球或者投掷刮泥器等操作。此外,泥浆脉冲遥测法只能用在钻进过程中,而钻井时间只占整个建井作业的15%,完井作业时就无法继续使用这种方法了。

海上完井效果不够好

XACT公司研究全球油公司的资料发现:完井时缺乏实时的井下数据,在一些关键作业中,作业者无法准确了解井下情况,因此,导致了许多问题的产生。

相关专家们反复提到,由于缺乏井下信息,有高达50%的海上油井的完井效果不够好,其中的20%由于对井下了解不够造成大量的非生产时间。而且,如果油井有产能,作业失败要花费两三个星期来补救,浪费了大量的作业时间。

以前,由于技术的局限性,人们不得不接受地面的测量数据和模型与井下实际情况之间存在巨大差异,以及因之产生的停工时间和高额延期损失。

因此,运营商非常希望有一款在任何环境和建井的任何阶段都可以用的、更完善的数据遥测平台,这款平台能够提高井下实时可见性,进而降低建井成本。

声波链接节点(Linked Node)

针对这种迫切的需求,XACT公司研发了一款新型的遥测系统,这款系统不仅在现有的遥测市场上有很好的应用前景,而且以前技术在建井中无法做到的领域也能做的很好。

XACT研发的声波遥测平台可以实时获取之前无法测量的环境中的数据,且对钻杆、地面设备或任何钻机组件无任何影响,也不受深度、流体流量或地层条件的限制。

该声波遥测系统基于钻柱内的井下声波测量节点,形成了一套稳健的遥测数据和感应网络。

为了获得最佳的信号强度和传输范围,链接节点(Linked Node)的间隔会根据井斜角调整,直井中一般间隔1,524 米(5,000 英尺),而水平井一般为914米到1,219米(3,000英尺至4,000英尺)。所有节点都是全通径的,既可以安装电缆传输工具,也可以投掷刮泥器、第三方激活球或者防漏失材料,因此,这套设备在固井和完井过程中也可以使用。

基于钻铤的设计

基于钻铤的节点设计为锂电池、感应器、电子板和压电叠堆提供了充足的空间,实现了向地面传输声波数据的目标。

除此之外,这套声波遥测系统还可以在井下记录压力、重量、扭矩、弯曲度和温度等参数,然后通过改装的智能钻杆的钢体实时传输声波数据。

该技术优于传统泥浆脉冲系统的特点是:不仅可以在钻柱底部测量,还能够通过多个节点实时传输整个井眼和钻柱的数据。这套系统中耦合了综合应力和压力测量功能的分布式测量,比泥浆脉冲、电磁技术更快的数据传输速率,都能帮助作业者更好地认识重量和扭矩传递过程、分段当量循环密度或不考虑循环速度时整个钻柱的环空摩擦压力。

在钻井作业中,这些沿钻柱的测量工作可以极大地加深作业人员对有效重量、机械比能转移、井眼清洗、钻杆解卡、和早期井涌检测等方面的认知。所得到的数据无论是从时间上,还是从空间上,都具有更高的分辨率。这套遥测系统能够获取正确的信息、正确的时间和正确的位置,能够完成更具有挑战的钻井和完井工作。

数据传输到地面的无线接收器,通过无线接收器传输到电脑,然后再进行下一步传输。

在墨西哥湾的深水完井作业中,在压裂头(frack head offline)上安装XACT电子声波接收器(EAR)专利系统后,启动压裂头时无需再浪费时间。作业中无线接收器就能将井下数据实时传输到地面。石油圈原创www.oilsns.com

EAR设备可用于一系列直径的钻杆,也可以安装在顶驱或者压裂头上,能够实现井下声波数据包的接收和转发,然后能够实时在地面进行解码和展示。

吃螃蟹的BP

该遥测平台首次应用是在北美的一口欠平衡和控制压力陆上油井中。

这项技术早在2012年就引起了BP的注意。BP决定资助该系统的进一步研发,希望其能够广泛应用于各种复杂的作业环境。

BP的支持使得XACT公司能够从机械的角度更好地了解油公司在海洋钻井中的需求,从而研发出了满足一系列深水钻井环境的平台。

从2014年年底以来,该遥测平台已多次应用在XACT和BP合作开发的位于墨西哥湾的深水钻井中项目中。BP与其他大型油公司在下衬管、固井、地层完整性测试、下套管和完井等深水作业合作中也都采用了该技术。石油圈原创www.oilsns.com

该项目的最终目标是能够在深水防砂完井全过程中进行井下数据实时传输,BP的各项作业见证了这一目标的进展,并于2015年年底最终实现了该目标。

墨西哥湾防砂完井

BP选择了墨西哥湾一口深6,919米的“S型”复杂深水井作为试验井。

主要目标:安全高效作业,在一定深度上(设定深度为大于6096米)进行声波通讯,确定转换工具上的实时下坐重量,整合XACT的实时数据与BP自己以及第三方的数据网络。

最终,声波遥测平台成功完成了所有目标。钻杆上安装了六个在井下测量张力、扭矩、内外径压力的节点,每隔35秒更新一次数据,这样就能够采集下钻杆时的数据,确认下坐重量,监控防砂完井作业中的载荷。这些数据无论是否有流体都能够传输到地面。

声波遥测平台显示转换工具上的下放重量与估算值之间存在很大差距,最初地面估算值为70000磅,而实际井下负荷为92000磅。

此外,当低温流体泵入钻杆后,由于钻杆的收缩导致封隔器上负荷超过70000磅。通过实时监测并维持井下负荷差,在地面上进行了快速调整。

通过监控张力和负荷,不断检查井眼与环空之间的压差,声波遥测平台还可以确定反排位置,这又是能够为完井作业带来的另一项好处。

因为成功完成了上述试验,XACT声波遥测平台在不久之后将会用在更多的完井作业中。

近日该系统也成功帮助壳牌在墨西哥湾深水区完成了一系列井槽复苏工作,得到壳牌极大的肯定。

目前,油井环境越来越复杂,钻井作业变得越来越困难。当前面临的许多难题都是业内前所未见的。

如果能够更好地了解井下信息,并实时传输井下数据,那么钻井、完井、固井以及其它阶段将节省大量的成本。这样一款功能多样、安装简便的声波遥测系统,能够获取更多的井下实时数据;减少非工作时间,为行业降低数百万美元的成本;避免修井作业,甚至解决井漏问题,正是大家所期待的。

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来自/XACT  译者/周诗雨  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。