Öljyn- ja kaasunporauksen luontaiset riskit ovat pelottavia, ja vakavimpia on porausreiän paineen epävarmuus. Kansainvälisen porausurakoitsijoiden liiton mukaanHallittu paineporaus (MPD)on mukautuva poraustekniikka, jota käytetään säätämään tarkasti rengaspainetta koko porausreiässä. Viimeisten viidenkymmenen vuoden aikana on kehitetty ja jalostettu monia teknologioita ja menetelmiä lieventämään ja voittamaan paineepävarmuuden aiheuttamia haasteita. Weatherford on ollut alan edelläkävijä siitä lähtien, kun ensimmäinen Rotating Control Device (RCD) otettiin käyttöön maailmanlaajuisesti vuonna 1968.
MPD-alan johtajana Weatherford on kehittänyt innovatiivisesti erilaisia ratkaisuja ja teknologioita laajentaakseen paineenhallinnan valikoimaa ja sovelluksia. Paineensäätö ei kuitenkaan ole vain rengaspaineen hallintaa. Sen tulee ottaa huomioon lukemattomat erityiset toimintaolosuhteet maailmanlaajuisesti, monimutkaiset muodostelmat ja haasteet kaivon eri paikoissa. Vuosikymmenten kokemuksella yrityksen tekniset asiantuntijat ymmärtävät, että erinomainen paineenhallintaprosessi tulisi räätälöidä vastaamaan erilaisiin haasteisiin sen sijaan, että se olisi yksikokoinen järjestelmä mihin tahansa käyttötarkoitukseen. Tämän periaatteen ohjaamana on kehitetty eritasoisia MPD-teknologioita vastaamaan toimivien yritysten erilaisia tarpeita riippumatta siitä, kuinka haastavia niiden olosuhteet tai ympäristöt ovat.
01. Suljetun silmukan järjestelmän luominen RCD:tä käyttämällä
RCD tarjoaa sekä turvavarmuuden että virtauksen ohjauksen, ja se toimii MPD:n lähtötason teknologiana. Alun perin 1960-luvulla maalla tapahtuvaa toimintaa varten kehitetyt RCD:t on suunniteltu ohjaamaan virtaaBOPluoda suljetun kierron kiertojärjestelmä. Yritys on jatkuvasti innovoinut ja parantanut RCD-teknologiaa saavuttaen kentällä todistettua menestystä useiden vuosikymmenten ajan.
MPD-sovellusten laajentuessa entistä haastavammille aloille (kuten uusiin ympäristöihin ja haasteisiin), MPD-järjestelmille asetetaan korkeampia vaatimuksia. Tämä on johtanut jatkuvaan kehitykseen RCD-teknologiassa, jossa on nyt korkeammat nimellispaineet ja lämpötilat, ja jopa American Petroleum Institute on saanut pätevyyden käytettäväksi puhtaan kaasun olosuhteissa. Esimerkiksi Weatherfordin korkean lämpötilan polyuretaanitiivistekomponenteilla on 60 % korkeampi nimellislämpötila verrattuna olemassa oleviin polyuretaanikomponentteihin.
Energiateollisuuden kypsymisen ja offshore-markkinoiden kehittyessä Weatherford on kehittänyt uudentyyppisiä RCD-laitteita vastatakseen matalien ja syvänmeren ympäristöjen ainutlaatuisiin haasteisiin. Matalan veden porausalustalla käytettävät RCD:t on sijoitettu pinnan BOP:n yläpuolelle, kun taas dynaamisesti sijoitetuissa porausaluksissa RCD:t asennetaan tyypillisesti kiristysrenkaan alle osana nousuputkikokoonpanoa. Sovelluksesta tai ympäristöstä riippumatta RCD on edelleen kriittinen tekniikka, joka ylläpitää jatkuvaa rengaspainetta porauksen aikana, muodostaa paineenkestäviä esteitä, ehkäisee porausvaaroja ja hallitsee muodostumien nesteiden tunkeutumista.
02. Rikastinventtiilien lisääminen paineenhallinnan parantamiseksi
Vaikka RCD:t voivat ohjata palautuvia nesteitä, kyky aktiivisesti ohjata kaivon reiän paineprofiilia saavutetaan alavirran pintalaitteilla, erityisesti kuristinventtiileillä. Tämän laitteen yhdistäminen vikavirtasuojakytkimiin mahdollistaa MPD-tekniikan, joka tarjoaa tehokkaamman hallinnan kaivon pään paineisiin. Weatherfordin PressurePro Managed Pressure -ratkaisu, kun sitä käytetään yhdessä vikavirtasuojakytkimien kanssa, parantaa porausominaisuuksia ja välttää paineeseen liittyvät tapahtumat porausreiässä.
Tämä järjestelmä käyttää yhtä HMI (Human-Machine Interface) -liitäntää rikastinventtiilien ohjaamiseen. Käyttöliittymä näkyy kannettavassa tietokoneessa porauskoneen ohjaamossa tai porauskoneen lattialla, jolloin kenttähenkilöstö voi käytännössä ohjata kuristinventtiilejä ja valvoa tärkeitä porausparametreja. Käyttäjät syöttävät halutun painearvon, ja sitten PressurePro-järjestelmä ylläpitää automaattisesti tätä painetta ohjaamalla SBP:tä. Rikastinventtiilejä voidaan säätää automaattisesti pohjareiän paineen muutosten perusteella, mikä mahdollistaa nopeat ja luotettavat järjestelmäkorjaukset.
03. Automaattinen vastaus pienentää porausriskejä
Victus Intelligent MPD Solution on yksi Weatherfordin merkittävimmistä MPD-tuotteista ja yksi markkinoiden edistyneimmistä MPD-tekniikoista. Tämä Weatherfordin kypsiin RCD- ja kuristinventtiilitekniikoihin perustuva ratkaisu nostaa tarkkuuden, ohjauksen ja automaation ennennäkemättömälle tasolle. Integroimalla porauslaitteet mahdollistavat koneiden välisen viestinnän, reaaliaikaisen kaivon olosuhteiden analysoinnin ja nopeat automaattiset vastaukset keskitetystä paikasta, mikä ylläpitää tarkasti pohjareiän paineen.
Varustepuolella Victus-ratkaisu parantaa virtauksen ja tiheyden mittausominaisuuksia sisällyttämällä siihen Coriolis-massavirtausmittarit ja jakotukin, jossa on neljä itsenäisesti ohjattua kuristinventtiiliä. Kehittyneet hydrauliset mallit ottavat huomioon nesteen ja muodostumisen lämpötilat, nesteen kokoonpuristuvuuden ja porausreikien vaikutukset määrittääkseen tarkasti reaaliaikaisen pohjareiän paineen. Tekoälyn (AI) ohjausalgoritmit tunnistavat kaivon poikkeavuuksia, varoittavat poraajia ja MPD-käyttäjiä ja lähettävät automaattisesti säätökomentoja MPD-pintalaitteisiin. Tämä mahdollistaa porausreiän tulon/häviöiden havaitsemisen reaaliajassa ja mahdollistaa asianmukaiset laitteiden säädöt hydraulisen mallinnuksen ja älykkään ohjauksen perusteella ilman, että käyttäjät tarvitsevat manuaalista syöttöä. Ohjelmoitaviin logiikkaohjaimiin (PLC) perustuva järjestelmä voidaan helposti integroida mihin tahansa porausalustan paikkaan luotettavan ja turvallisen MPD-infrastruktuurin tarjoamiseksi.
Yksinkertaistettu käyttöliittymä auttaa käyttäjiä keskittymään tärkeimpiin parametreihin ja antamaan hälytyksiä äkillisistä tapahtumista. Tilapohjainen valvonta seuraa MPD-laitteiden suorituskykyä, mikä mahdollistaa ennakoivan huollon. Luotettava automaattinen raportointi, kuten päivittäiset yhteenvedot tai työn jälkeiset analyysit, optimoi porauksen tehokkuutta entisestään. Syvänmeren toiminnassa kauko-ohjaus yhden käyttöliittymän kautta mahdollistaa automaattisen nousuputken asennuksen, rengaseristyslaitteen (AID) täydellisen sulkemisen, RCD:n lukituksen ja lukituksen avaamisen sekä virtausreitin ohjauksen. Kaivon suunnittelusta ja reaaliaikaisista toiminnoista työn jälkeisiin yhteenvetoihin, kaikki tiedot pysyvät johdonmukaisina. Reaaliaikaisen visualisoinnin ja teknisen arvioinnin/suunnittelun hallinta hoidetaan CENTRO Well Construction Optimization -alustan kautta.
Nykyiseen kehitykseen kuuluu korkeapaineisten virtausmittareiden käyttö (asennettu nousuputkeen) yksinkertaisten pumpun iskulaskurin korvaamiseksi virtausmittauksen parantamiseksi. Tällä uudella tekniikalla suljetun kierron porauspiiriin tulevan nesteen reologisia ominaisuuksia ja massavirtausominaisuuksia voidaan verrata palautuvan nesteen mittauksiin. Verrattuna perinteisiin manuaalisiin mutamittausmenetelmiin, joissa päivitystiheydet ovat paljon alhaisemmat, tämä järjestelmä tarjoaa erinomaisen hydraulisen mallinnuksen ja reaaliaikaisen tiedon.
04. Yksinkertaisen, tarkan paineenhallinnan ja tiedonkeruun tarjoaminen
PressurePro- ja Victus-teknologiat ovat ratkaisuja, jotka on kehitetty lähtötason ja edistyneisiin paineensäätösovelluksiin. Weatherford ymmärsi, että näiden kahden tason välisiin ratkaisuihin soveltuvia sovelluksia on olemassa. Yhtiön uusin Modus MPD -ratkaisu täyttää tämän aukon. Järjestelmä on suunniteltu erilaisiin sovelluksiin, kuten korkean lämpötilan tai matalan lämpötilan ympäristöihin, maissa ja matalissa vesissä, ja sen tavoite on suoraviivainen: keskittyä paineensäätötekniikan suorituskykyetuihin, jolloin operatiiviset yritykset voivat porata tehokkaammin ja vähentää paineen aiheuttamia paineita. ongelmia.
Modus-ratkaisussa on modulaarinen rakenne joustavaa ja tehokasta asennusta varten. Kolme laitetta on sijoitettu samaan kuljetuskonttiin, mikä vaatii vain yhden nostimen paikan päällä tapahtuvan purkamisen aikana. Tarvittaessa yksittäiset moduulit voidaan poistaa kuljetuskontista erityistä sijoitusta varten kaivopaikan ympärille.
Rikastinsarja on yksi itsenäinen moduuli, mutta jos se on asennettava olemassa olevaan infrastruktuuriin, järjestelmä voidaan konfiguroida vastaamaan kunkin porausalustan erityisvaatimuksia. Kahdella digitaalisella ohjauskuristinventtiilillä varustettu järjestelmä mahdollistaa jomman kumman venttiilin joustavan käytön eristykseen tai yhteiskäytön suurempia virtausnopeuksia varten. Näiden kuristinventtiilien tarkka ohjaus parantaa porausreiän painetta ja ECD (Equivalent Circulating Density) -säätöä, mikä mahdollistaa tehokkaamman porauksen pienemmillä mutatiheyksillä. Jakotukki sisältää myös ylipainesuojajärjestelmän ja putkistot.
Virtauksen mittauslaite on toinen moduuli. Coriolis-virtausmittareiden avulla se mittaa paluuvirtauksia ja nesteen ominaisuuksia, jotka on tunnustettu alan standardiksi tarkkuuden suhteen. Jatkuvien massatasetietojen avulla käyttäjät voivat välittömästi tunnistaa pohjareiän paineen muutokset, jotka ilmenevät virtauspoikkeamien muodossa. Kaivon olosuhteiden reaaliaikainen näkyvyys helpottaa nopeaa reagointia ja säätöä, mikä ratkaisee paineongelmat ennen kuin ne vaikuttavat toimintaan.
Kolmannen moduulin sisään on asennettu digitaalinen ohjausjärjestelmä, joka vastaa mittaus- ja ohjauslaitteiden tietojen ja toimintojen hallinnasta. Tämä digitaalinen alusta toimii kannettavan tietokoneen käyttöliittymän kautta, jolloin käyttäjät voivat tarkastella mittausolosuhteita historiallisilla trendeillä ja ohjata painetta digitaalisen ohjelmiston avulla. Näytöllä näkyvät kaaviot tarjoavat reaaliaikaisia trendejä porausreikien olosuhteista, mikä mahdollistaa paremman päätöksenteon ja nopeammat vastaukset tietojen perusteella. Kun järjestelmä toimii vakiopainetilassa, järjestelmä voi kohdistaa painetta nopeasti kytkentäjaksojen aikana. Yksinkertaisella painikkeen painalluksella järjestelmä säätää automaattisesti kuristimen venttiilit kohdistamaan tarvittavan paineen porausreikään, ylläpitäen tasaisen pohjapaineen ilman virtausta. Asiaankuuluvat tiedot kerätään, tallennetaan työn jälkeistä analysointia varten ja välitetään Well Information Transmission System (WITS) -rajapinnan kautta katseltavaksi CENTRO-alustalla.
Automaattisesti säätelemällä painetta Modus-ratkaisu voi reagoida nopeasti porausreiän paineen muutoksiin ja suojella henkilöstöä, porausta, ympäristöä ja muuta omaisuutta. Osana porausreikien eheysjärjestelmää Modus-ratkaisu ohjaa Equivalent Circulating Density (ECD) -tiheyttä, mikä tarjoaa luotettavan menetelmän parantaa käyttöturvallisuutta ja suojata muodostumien eheyttä, mikä mahdollistaa turvallisen porauksen kapeissa turvaikkunoissa, joissa on useita muuttujia ja tuntemattomia.
Weatherford luottaa yli 50 vuoden kokemukseen, tuhansiin toimintoihin ja miljooniin käyttötunteihin tehdäkseen yhteenvedon luotettavista menetelmistä, mikä houkuttelee Ohiossa toimivan yrityksen ottamaan käyttöön Modus-ratkaisun. Utica Shalen alueella käyttöyhtiön oli porattava 8,5 tuuman porausreikä suunnittelusyvyyteen saavuttaakseen hyväksytyt kustannustavoitteet.
Suunniteltuun porausaikaan verrattuna Modus-ratkaisu lyhensi porausaikaa 60 %, jolloin koko kaivoosuus valmistui yhdellä kertaa. Avain tähän menestykseen oli MPD-teknologian käyttö ihanteellisen mutatiheyden ylläpitämiseksi suunnitellun vaakaosan sisällä, minimoimalla porausreiän kiertävän painehäviön. Tavoitteena oli välttää tiheän lietteen aiheuttamia mahdollisia muodostusvaurioita muodostelmissa, joiden paineprofiilit ovat epävarmoja.
Perussuunnittelun ja rakentamisen suunnitteluvaiheessa Weatherfordin tekniset asiantuntijat määrittelivät yhdessä käyttöyhtiön kanssa vaakakaivon laajuuden ja asettivat poraustavoitteet. Tiimi tunnisti vaatimukset ja loi palvelun laadun toimitussuunnitelman, joka ei ainoastaan koordinoi projektin toteutusta ja logistiikkaa, vaan myös pienensi kokonaiskustannuksia. Weatherfordin insinöörit suosittelivat Modus-ratkaisua parhaana vaihtoehtona toimivalle yritykselle.
Suunnittelun valmistuttua Weatherfordin kenttähenkilöstö suoritti työmaatutkimuksen Ohiossa, jolloin paikallinen tiimi saattoi valmistella työmaa- ja kokoontumisalueen sekä tunnistaa ja poistaa mahdolliset vaarat. Samaan aikaan Texasin asiantuntijat testasivat laitteita ennen toimitusta. Nämä kaksi tiimiä pitivät jatkuvaa yhteydenpitoa operaattorin kanssa koordinoidakseen laitteiden oikea-aikaista toimittamista. Modus MPD -laitteiston saapumisen jälkeen porauspaikalle suoritettiin tehokas asennus ja käyttöönotto, ja Weatherford-tiimi sopeutti nopeasti MPD:n toimintasuunnitelman vastaamaan operoivan yrityksen poraussuunnittelun muutoksia.
05. Onnistunut hakemus paikan päällä
Kuitenkin pian kaivon laskeutumisen jälkeen kaivon kaivoon ilmestyi tukkeutumisen merkkejä. Keskusteltuaan operaattoriyhtiön kanssa Weatherfordin MPD-tiimi toimitti viimeisimmän toimintasuunnitelman ongelman ratkaisemiseksi. Edullinen ratkaisu oli lisätä vastapainetta samalla kun nostettiin hitaasti mudan tiheyttä 0,5 ppg (0,06 SG). Tämän ansiosta porakone pystyi jatkamaan poraamista odottamatta mutasäätöjä ja lisäämättä merkittävästi mutatiheyttä. Tällä säädöllä samaa pohjareiän porauskokoonpanoa käytettiin poraamaan vaakaosan tavoitesyvyyteen yhdellä matkalla.
Modus-ratkaisu seurasi aktiivisesti koko toiminnan ajan porausreikien tuloa ja häviöitä, minkä ansiosta operoiva yritys pystyi käyttämään pienemmän tiheyden omaavia porausnesteitä ja vähentämään bariitin käyttöä. Täydennyksenä matalatiheyksiselle liejulle kaivonreiässä Modus MPD -tekniikka sovelsi aktiivisesti vastapainetta kaivonpäässä, jotta se käsittelee helposti jatkuvasti muuttuvia porausolosuhteita. Perinteisillä menetelmillä mudan tiheyden lisääminen tai vähentäminen vie tyypillisesti tunteja tai vuorokauden.
Modus-teknologiaa soveltaen operoiva yhtiö porasi tavoitesyvyyteen yhdeksän päivää ennen suunnittelupäivää (15 päivää). Lisäksi vähentämällä mutatiheyttä 1,0 ppg:llä (0,12 SG) ja säätämällä vastapainetta porausreiän ja muodostuspaineen tasapainottamiseksi, operaattori alensi kokonaiskustannuksia. Tällä Weatherford-ratkaisulla 18 000 jalan (5486 metrin) vaakasuuntainen osa porattiin yhdellä matkalla, mikä nosti mekaanista tunkeutumisnopeutta (ROP) 18 % verrattuna neljään läheiseen tavanomaiseen kaivoon.
06. MPD-teknologian tulevaisuuden näkymät
Yllä kuvatut tapaukset, joissa arvoa luodaan suorituskyvyn parantamisen avulla, ovat vain yksi esimerkki Weatherfordin Modus-ratkaisun laajemmasta soveltamisesta. Vuoteen 2024 mennessä joukko järjestelmiä otetaan käyttöön maailmanlaajuisesti laajentamaan edelleen paineenhallintateknologian käyttöä, jolloin muut toimivat yritykset voivat ymmärtää ja saavuttaa pitkän aikavälin arvoa vähemmän monimutkaisia tilanteita ja korkeammalla kaivon rakentamisen laadulla.
Energiateollisuus on useiden vuosien ajan soveltanut paineensäätötekniikkaa vain porauksen aikana. Weatherfordilla on erilainen näkemys paineenhallinnasta. Se on suorituskykyä parantava ratkaisu, jota voidaan soveltaa useisiin, ellei kaikkiin, öljykaivon luokkiin, mukaan lukien vaakasuuntaiset kaivot, suuntakaivot, kehityskaivot, monenväliset kaivot ja paljon muuta. Määrittelemällä uudelleen tavoitteet, jotka porausreiän paineensäädöllä voidaan saavuttaa, mukaan lukien sementointi, juoksuvaippa ja muut toiminnot, kaikki hyötyvät vakaasta porausreiästä, mikä välttää porauksen romahtamisen ja muodostumisen vaurioita ja lisää tehokkuutta.
Esimerkiksi paineen hallinta sementoinnin aikana antaa toimiville yrityksille mahdollisuuden puuttua ennakoivammin porausreikien tapahtumiin, kuten maahantuloon ja hävikkiin, mikä parantaa vyöhykkeen eristystä. Paineohjattu sementointi on erityisen tehokasta kaivoissa, joissa on kapeat porausikkunat, heikot muodostelmat tai minimaaliset marginaalit. Paineensäätötyökalujen ja -tekniikan käyttö viimeistelytoimintojen aikana mahdollistaa helpon paineenhallinnan viimeistelytyökalujen asennuksen aikana, mikä parantaa toiminnan tehokkuutta ja vähentää riskejä.
Parempi paineenhallinta turvallisissa käyttöikkunoissa ja soveltuu kaikkiin kaivoihin ja toimintoihin. Modus-ratkaisujen ja eri sovelluksiin räätälöityjen paineensäätöjärjestelmien jatkuvan markkinoille ilmestymisen myötä paineensäätö useammissa öljykaivoissa on nyt mahdollista. Weatherfordin ratkaisut voivat tarjota kattavan paineenhallinnan, vähentää onnettomuuksia, parantaa porausreiän laatua, lisätä porausreiän vakautta ja tehostaa tuotantoa.
Postitusaika: 20.3.2024