De inneboende riskerna med olje- och gasborrningsoperationer är skrämmande, där den allvarligaste är osäkerheten om trycket i borrhålet.Enligt International Association of Drilling Contractors,Managed Pressure Drilling (MPD)är en adaptiv borrteknik som används för att exakt kontrollera det ringformade trycket genom hela borrhålet.Under de senaste femtio åren har många teknologier och metoder utvecklats och förfinats för att mildra och övervinna de utmaningar som osäkerheten medför.Sedan introduktionen av den första roterande kontrollenheten (RCD) globalt 1968, har Weatherford varit en pionjär inom branschen.
Som ledare inom MPD-branschen har Weatherford innovativt utvecklat olika lösningar och teknologier för att utöka utbudet och tillämpningen av tryckreglering.Tryckreglering handlar dock inte bara om att kontrollera ringformigt tryck.Den måste ta hänsyn till otaliga speciella driftsförhållanden över hela världen, komplexa formationer och utmaningar på olika brunnsplatser.Med årtionden av samlad erfarenhet inser företagets tekniska experter att en utmärkt tryckkontrollprocess bör skräddarsys för att möta olika utmaningar snarare än att vara ett system som passar alla för alla tillämpningar.Med ledning av denna princip har MPD-teknologier på olika nivåer utvecklats för att möta de olika behoven hos operativa företag, oavsett hur utmanande deras förutsättningar eller miljöer kan vara.
01. Skapa ett system med sluten slinga med RCD
RCD tillhandahåller både säkerhetsgaranti och flödesavledning, vilket fungerar som en nybörjarteknik för MPD.RCD, som ursprungligen utvecklades på 1960-talet för drift på land, är designade för att avleda flödet ovanpåBOPför att skapa ett slutet cirkulationssystem.Företaget har kontinuerligt förnyat och förbättrat RCD-teknologin, och uppnått fältbeprövad framgång under flera decennier.
När MPD-applikationer expanderar till mer utmanande områden (som nya miljöer och utmaningar) ställs högre krav på MPD-system.Detta har drivit på kontinuerliga framsteg inom RCD-tekniken, som nu har högre nominella tryck och temperaturer, och till och med erhållit kvalifikationer för användning i ren gasförhållanden från American Petroleum Institute.Till exempel har Weatherfords högtemperaturtätningskomponenter i polyuretan en 60 % högre nominell temperatur jämfört med befintliga polyuretankomponenter.
Med energiindustrins mognad och utvecklingen av offshoremarknader har Weatherford utvecklat nya typer av jordfelsbrytare för att möta de unika utmaningarna i grunda och djupa vattenmiljöer.RCD:er som används på grunt vatten borrplattformar är placerade ovanför ytan BOP, medan RCD:er på dynamiskt placerade borrfartyg vanligtvis installeras under spännringen som en del av stigaraggregatet.Oavsett applikation eller miljö förblir RCD en kritisk teknologi som upprätthåller konstant ringformigt tryck under borrning, bildar tryckbeständiga barriärer, förhindrar borrningsrisker och kontrollerar invasion av formationsvätskor.
02. Lägga till chokeventiler för bättre tryckkontroll
Även om jordfelsbrytare kan avleda återkommande vätskor, uppnås förmågan att aktivt styra tryckprofilen för borrhålet genom nedströms ytutrustning, särskilt chokeventiler.Kombinationen av denna utrustning med jordfelsbrytare möjliggör MPD-teknik, vilket ger starkare kontroll över trycket i brunnhuvudet.Weatherfords PressurePro Managed Pressure-lösning, när den används tillsammans med jordfelsbrytare, förbättrar borrningsförmågan samtidigt som man undviker tryckrelaterade incidenter i borrhålet.
Detta system använder ett enda Human-Machine Interface (HMI) för att styra chokeventilerna.HMI visas på en bärbar dator i borrmaskinens hytt eller på rigggolvet, vilket gör att fältpersonalen kan virtuellt kontrollera chokeventilerna samtidigt som de övervakar viktiga borrparametrar.Operatörer matar in det önskade tryckvärdet och sedan upprätthåller PressurePro-systemet automatiskt trycket genom att styra SBP.Chokeventilerna kan justeras automatiskt baserat på förändringar i trycket i borrhålet, vilket möjliggör snabba och pålitliga systemkorrigeringar.
03. Automatiskt svar för minskade borrisker
Victus Intelligent MPD-lösning står som en av Weatherfords viktigaste MPD-produkter och en av de mest avancerade MPD-teknologierna på marknaden.Byggd på Weatherfords mogna RCD- och chokeventilteknologier, lyfter denna lösning precision, kontroll och automatisering till oöverträffade nivåer.Genom att integrera borriggutrustning möjliggör den kommunikation mellan maskiner, realtidsanalys av brunnsförhållanden och snabba automatiska svar från en centraliserad plats, och därigenom upprätthåller bottenhålstrycket exakt.
På utrustningsfronten förbättrar Victus-lösningen flödes- och densitetsmätningskapaciteten genom att inkludera Coriolis massflödesmätare och ett grenrör med fyra oberoende kontrollerade chokeventiler.Avancerade hydrauliska modeller beaktar vätske- och formationstemperaturer, vätskekompressibilitet och borrhålsskäreffekter för att exakt bestämma bottenhålstrycket i realtid.Kontrollalgoritmer för artificiell intelligens (AI) identifierar anomalier i borrhålet, varnar borraren och MPD-operatörerna och skickar automatiskt justeringskommandon till MPD-ytutrustning.Detta möjliggör realtidsdetektering av borrhålsinflöde/förluster och möjliggör lämpliga justeringar av utrustning baserad på hydraulisk modellering och intelligent styrning, allt utan behov av manuell input från operatörer.Systemet, baserat på programmerbara logiska styrenheter (PLC), kan enkelt integreras var som helst på borrplattformen för att tillhandahålla pålitlig, säker MPD-infrastruktur.
Ett förenklat användargränssnitt hjälper användare att hålla fokus på nyckelparametrar och utfärda varningar för plötsliga händelser.Statusbaserad övervakning spårar prestanda hos MPD-utrustning, vilket möjliggör proaktivt underhåll.Tillförlitlig automatiserad rapportering, såsom dagliga sammanfattningar eller analyser efter jobbet, optimerar borrprestanda ytterligare.Vid djupvattendrift underlättar fjärrstyrning via ett enda användargränssnitt automatisk installation av stigrör, fullständig stängning av den ringformade isoleringsanordningen (AID), RCD-låsning och upplåsning samt kontroll av flödesväg.Från brunnsdesign och drift i realtid till sammanfattningar efter jobbet, förblir all data konsekvent.Hantering av realtidsvisualisering och teknisk bedömning/planeringsaspekter hanteras genom plattformen CENTRO Well Construction Optimization.
Den nuvarande utvecklingen inkluderar användningen av högtrycksflödesmätare (installerade på stigaren) för att ersätta enkla pumpslagräknare för förbättrad flödesmätning.Med denna nya teknologi kan de reologiska egenskaperna och massflödesegenskaperna hos vätskan som kommer in i borrkretsen med sluten slinga jämföras med mätningarna av returvätska.Jämfört med traditionella manuella slammätningsmetoder med mycket lägre uppdateringsfrekvenser erbjuder detta system överlägsen hydraulisk modellering och realtidsdata.
04. Tillhandahåller enkel, exakt tryckkontroll och datainsamling
PressurePro- och Victus-teknologierna är lösningar utvecklade för nybörjar- respektive avancerade tryckkontrollapplikationer.Weatherford insåg att det finns applikationer som lämpar sig för lösningar som ligger mellan dessa två nivåer.Företagets senaste Modus MPD-lösning fyller denna lucka.Designat för olika applikationer såsom miljöer med hög temperatur eller låg temperatur, på land och grunt vatten, är systemets mål okomplicerat: att fokusera på prestandafördelarna med tryckregleringsteknik, vilket gör det möjligt för operativa företag att borra mer effektivt och minska tryckrelaterat frågor.
Modus-lösningen har en modulär design för flexibel och effektiv installation.Tre enheter är inrymda i en enda fraktcontainer, som endast kräver ett lyft under lossning på plats.Om det behövs kan enskilda moduler tas bort från fraktbehållaren för specifik placering runt brunnplatsen.
Chokegrenröret är en oberoende modul, men om det finns ett behov av att installera den inom befintlig infrastruktur kan systemet konfigureras för att möta de specifika kraven för varje borrplattform.Utrustat med två digitala kontrollchokeventiler tillåter systemet flexibel användning av antingen ventiler för isolering eller kombinerad användning för högre flödeshastigheter.Exakt kontroll av dessa chokeventiler förbättrar borrhålstrycket och ECD-kontroll (ekvivalent cirkulerande densitet), vilket möjliggör effektivare borrning med lägre slamdensiteter.Fördelaren integrerar också ett övertrycksskyddssystem och rörledningar.
Flödesmätanordningen är en annan modul.Med hjälp av Coriolis-flödesmätare mäter den återkommande flödeshastigheter och vätskeegenskaper, erkänd som en industristandard för noggrannhet.Med kontinuerliga massbalansdata kan operatörer omedelbart identifiera tryckförändringar i hålet som uppträder i form av flödesavvikelser.Synlighet i realtid av brunnsförhållanden underlättar snabba svar och justeringar, och åtgärdar tryckproblem innan de påverkar verksamheten.
Det digitala styrsystemet är installerat i den tredje modulen och ansvarar för att hantera data och funktioner för mät- och styranordningarna.Denna digitala plattform fungerar genom HMI för en bärbar dator, vilket gör att operatörer kan se mätförhållanden med historiska trender och kontrollera trycket genom digital programvara.Diagram som visas på skärmen visar trender i realtid av förhållanden nere i borrhålet, vilket möjliggör bättre beslutsfattande och snabbare svar baserat på data.Vid drift i konstant bottenhålstryckläge kan systemet snabbt applicera tryck under anslutningsperioder.Med en enkel knapptryckning justerar systemet automatiskt chokeventilerna för att applicera det erforderliga trycket på borrhålet och bibehåller konstant tryck nere i hålet utan flöde.Relevant data samlas in, lagras för analys efter jobbet och överförs via Well Information Transmission System (WITS)-gränssnittet för visning på CENTRO-plattformen.
Genom att automatiskt kontrollera trycket kan Modus-lösningen reagera snabbt på tryckförändringar i borrhålet och skydda personal, borrhål, miljö och andra tillgångar.Som en del av borrhålsintegritetssystemet styr Modus-lösningen Equivalent Circulating Density (ECD), vilket ger en pålitlig metod för att förbättra driftsäkerheten och skydda formationens integritet, och därigenom uppnå säker borrning inom smala säkerhetsfönster med flera variabler och okända.
Weatherford förlitar sig på över 50 års erfarenhet, tusentals operationer och miljontals timmars drifttid för att sammanfatta pålitliga metoder, vilket lockar ett Ohio-baserat operativt företag att implementera Modus-lösningen.I området Utica Shale behövde det operativa företaget borra ett 8,5-tums borrhål till konstruktionsdjupet för att nå godkända kostnadsmål.
Jämfört med den planerade borrtiden förkortade Modus-lösningen borrtiden med 60 % och fullbordade hela brunnsektionen på en gång.Nyckeln till denna framgång var användningen av MPD-teknik för att upprätthålla idealiska slamdensiteter inom den designade horisontella sektionen, vilket minimerar cirkulerande tryckförluster i borrhålet.Syftet var att undvika potentiella formationsskador från lera med hög densitet i formationer med osäkra tryckprofiler.
Under de grundläggande design- och konstruktionsfaserna samarbetade Weatherfords tekniska experter med det operativa företaget för att definiera omfattningen av den horisontella brunnen och sätta upp mål för borrningen.Teamet identifierade krav och skapade en plan för leverans av servicekvalitet som inte bara samordnade projektgenomförande och logistik utan också minskade de totala kostnaderna.Weatherfords ingenjörer rekommenderade Modus-lösningen som det bästa valet för det operativa företaget.
Efter att ha slutfört designen genomförde Weatherfords fältpersonal en platsundersökning i Ohio, så att det lokala teamet kunde förbereda arbetsplatsen och monteringsområdet och identifiera och eliminera potentiella faror.Under tiden testade experter från Texas utrustningen innan leverans.Dessa två team upprätthöll kontinuerlig kommunikation med driftsbolaget för att samordna snabb leverans av utrustning.Efter att Modus MPD-utrustningen anlände till borrplatsen, genomfördes effektiv installation och idrifttagning, och Weatherford-teamet justerade snabbt MPD-operationslayouten för att anpassas till förändringar i det operativa företagets borrdesign.
05. Lyckad ansökan på plats
Kort efter att brunnen landades visade det sig dock tecken på blockering i borrhålet.Efter att ha diskuterat med operatörsbolaget tillhandahöll Weatherfords MPD-team den senaste operativa planen för att ta itu med problemet.Den föredragna lösningen var att öka mottrycket samtidigt som slamdensiteten långsamt höjdes med 0,5 pg (0,06 SG).Detta gjorde det möjligt för borriggen att fortsätta borra utan att vänta på lerjusteringar och utan att nämnvärt öka lerdensiteten.Med denna justering användes samma bottenhålsborraggregat för att borra till måldjupet för den horisontella sektionen på en gång.
Under hela operationen övervakade Modus-lösningen aktivt borrhålsinflöde och förluster, vilket gjorde det möjligt för operatören att använda borrvätskor med lägre densiteter och minska användningen av baryt.Som ett komplement till lera med låg densitet i borrhålet applicerade Modus MPD-teknik aktivt mottryck vid brunnshuvudet för att enkelt hantera de kontinuerligt föränderliga förhållandena i borrhålet.Traditionella metoder tar vanligtvis timmar eller en dag för att öka eller minska lertätheten.
Genom att tillämpa Modus-teknik borrade operatören till måldjupet nio dagar före designdagarna (15 dagar).Dessutom, genom att minska lertätheten med 1,0 ppg (0,12 SG) och justera mottrycket för att balansera trycket nere i borrhålet och formationen, minskade driftsbolaget de totala kostnaderna.Med denna Weatherford-lösning borrades den horisontella sektionen på 18 000 fot (5486 meter) på en gång, vilket ökade den mekaniska penetrationshastigheten (ROP) med 18 % jämfört med fyra närliggande konventionella brunnar.
06. Utsikter om framtiden för MPD-teknik
Fallen som beskrivs ovan, där värde skapas genom prestandaförbättring, är bara ett exempel på den bredare tillämpningen av Weatherfords Modus-lösning.År 2024 kommer ett parti system att implementeras över hela världen för att ytterligare utöka användningen av tryckkontrollteknik, vilket gör att andra operativa företag kan förstå och uppnå långsiktigt värde med färre komplexa situationer och högre brunnskonstruktionskvalitet.
Under många år har energiindustrin endast tillämpat tryckregleringsteknik vid borrning.Weatherford har en annan syn på tryckkontroll.Det är en prestandaförbättringslösning som är tillämpbar på många, om inte alla, kategorier av oljekällor, inklusive horisontella brunnar, riktade brunnar, utvecklingsbrunnar, multilaterala brunnar och mer.Genom att omdefiniera de mål som tryckkontroll i borrhålet kan uppnå, inklusive cementering, körning av hölje och andra operationer, drar alla fördelar av ett stabilt borrhål, undviker borrhålskollaps och formationsskador samtidigt som effektiviteten ökar.
Till exempel, genom att kontrollera trycket under cementering kan operativa företag mer proaktivt ta itu med händelser i borrhålet såsom inflöde och förluster, och därigenom förbättra zonisoleringen.Tryckkontrollerad cementering är särskilt effektiv i brunnar med smala borrfönster, svaga formationer eller minimala marginaler.Användning av tryckkontrollverktyg och teknik under färdigställandeoperationer möjliggör enkel tryckkontroll under installationen av kompletteringsverktyg, vilket förbättrar driftseffektiviteten och minskar riskerna.
Bättre tryckkontroll inom säkra operationsfönster och tillämplig på alla brunnar och operationer.Med den kontinuerliga framväxten av Modus-lösningar och tryckkontrollsystem skräddarsydda för olika applikationer är tryckreglering i fler oljekällor nu möjlig.Weatherfords lösningar kan tillhandahålla omfattande tryckkontroll, minska olyckor, förbättra borrhålskvaliteten, öka borrhålsstabiliteten och förbättra produktionen.
Posttid: 2024-mars