خطرات ذاتی عملیات حفاری نفت و گاز بسیار دلهره آور است، که شدیدترین آنها عدم اطمینان از فشار پایین چاله است. طبق گزارش انجمن بین المللی پیمانکاران حفاری،حفاری تحت فشار مدیریت شده (MPD)یک تکنیک حفاری تطبیقی است که برای کنترل دقیق فشار حلقوی در کل چاه استفاده می شود. در طول پنجاه سال گذشته، بسیاری از فن‌آوری‌ها و روش‌ها برای کاهش و غلبه بر چالش‌های ناشی از عدم قطعیت فشار، توسعه و اصلاح شده‌اند. از زمان معرفی اولین دستگاه کنترل چرخشی (RCD) در سطح جهان در سال 1968، Weatherford پیشگام در این صنعت بوده است.
Weatherford به عنوان یک پیشرو در صنعت MPD، راه حل ها و فناوری های مختلفی را برای گسترش دامنه و کاربرد کنترل فشار به طور خلاقانه توسعه داده است. با این حال، کنترل فشار فقط کنترل فشار حلقوی نیست. باید شرایط عملیاتی بی‌شماری در سراسر جهان، تشکل‌های پیچیده و چالش‌ها در مکان‌های مختلف چاه را در نظر بگیرد. با دهه ها تجربه انباشته شده، کارشناسان فنی شرکت متوجه شده اند که یک فرآیند کنترل فشار عالی باید برای مقابله با چالش های مختلف طراحی شود تا اینکه یک سیستم یکسان برای همه کاربردها باشد. با هدایت این اصل، فناوری‌های MPD در سطوح مختلف برای رفع نیازهای مختلف شرکت‌های عامل، صرف نظر از اینکه شرایط یا محیط‌های آنها چقدر چالش برانگیز است، توسعه یافته‌اند.
01. ایجاد یک سیستم حلقه بسته با استفاده از RCD
RCD هم تضمین ایمنی و هم انحراف جریان را فراهم می کند و به عنوان یک فناوری سطح ورودی برای MPD عمل می کند. RCD ها که در ابتدا در دهه 1960 برای عملیات خشکی توسعه یافتند، برای منحرف کردن جریان در بالای زمین طراحی شده اند.BOPبرای ایجاد یک سیستم گردش خون حلقه بسته. این شرکت به طور مداوم فناوری RCD را نوآوری و بهبود بخشیده است و در طول چندین دهه به موفقیت های ثابت شده در زمینه دست یافته است.
همانطور که برنامه های MPD در زمینه های چالش برانگیزتر (مانند محیط ها و چالش های جدید) گسترش می یابند، تقاضاهای بیشتری بر روی سیستم های MPD اعمال می شود. این امر باعث پیشرفت مداوم در فناوری RCD شده است، که اکنون دارای فشارها و دماهای بالاتر است، حتی برای استفاده در شرایط گاز خالص از مؤسسه نفت آمریکا صلاحیت دریافت می کند. به عنوان مثال، اجزای آب بندی پلی یورتان با دمای بالا Weatherford دارای 60٪ درجه حرارت بالاتر در مقایسه با اجزای پلی اورتان موجود هستند.
با بلوغ صنعت انرژی و توسعه بازارهای فراساحلی، Weatherford انواع جدیدی از RCD ها را برای مقابله با چالش های منحصر به فرد محیط های کم عمق و آب های عمیق توسعه داده است. RCD های مورد استفاده در سکوهای حفاری با آب کم عمق در بالای سطح BOP قرار می گیرند، در حالی که در کشتی های حفاری با موقعیت دینامیکی، RCD ها معمولاً در زیر حلقه کشش به عنوان بخشی از مجموعه بالابر نصب می شوند. صرف نظر از کاربرد یا محیط، RCD یک فناوری حیاتی است که فشار حلقوی ثابت را در حین عملیات حفاری حفظ می‌کند، موانع مقاوم در برابر فشار را تشکیل می‌دهد، از خطرات حفاری جلوگیری می‌کند و تهاجم سیالات سازند را کنترل می‌کند.
02. اضافه کردن سوپاپ های خفه کننده برای کنترل بهتر فشار
در حالی که RCD ها می توانند سیالات برگشتی را منحرف کنند، توانایی کنترل فعال پروفایل فشار چاه توسط تجهیزات سطح پایین دست، به ویژه دریچه های خفه کننده به دست می آید. ترکیب این تجهیزات با RCD ها، فناوری MPD را فعال می کند و کنترل قوی تری بر فشارهای سر چاه فراهم می کند. راه حل فشار مدیریت شده ودرفورد PressurePro، هنگامی که همراه با RCD استفاده می شود، قابلیت های حفاری را افزایش می دهد و در عین حال از بروز حوادث مربوط به فشار جلوگیری می کند.
این سیستم از یک رابط انسان و ماشین (HMI) برای کنترل دریچه های خفه کننده استفاده می کند. HMI روی لپ‌تاپ در کابین حفاری یا کف دکل نمایش داده می‌شود و به پرسنل میدانی اجازه می‌دهد تا ضمن نظارت بر پارامترهای مهم حفاری، به طور مجازی شیرهای خفه‌کننده را کنترل کنند. اپراتورها مقدار فشار مورد نظر را وارد می کنند و سپس سیستم PressurePro به طور خودکار با کنترل SBP آن فشار را حفظ می کند. سوپاپ های خفه کننده را می توان به طور خودکار بر اساس تغییرات فشار چاله تنظیم کرد و اصلاحات سریع و قابل اعتماد سیستم را امکان پذیر می کند.
03. پاسخ خودکار برای کاهش خطرات حفاری
راه حل MPD هوشمند Victus به عنوان یکی از مهم ترین محصولات MPD Weatherford و یکی از پیشرفته ترین فناوری های MPD در بازار است. این راه حل که بر اساس فناوری های RCD و شیر خفه کننده ودرفورد بالغ ساخته شده است، دقت، کنترل و اتوماسیون را به سطوح بی سابقه ای ارتقا می دهد. با یکپارچه‌سازی تجهیزات دکل حفاری، ارتباط بین ماشین‌ها، تجزیه و تحلیل بلادرنگ شرایط چاه و پاسخ‌های خودکار سریع از یک مکان متمرکز را امکان‌پذیر می‌کند و در نتیجه فشار حفره را به دقت حفظ می‌کند.
در قسمت جلوی تجهیزات، محلول Victus قابلیت‌های اندازه‌گیری جریان و چگالی را با ترکیب کنتورهای جرمی Coriolis و یک منیفولد با چهار دریچه خفه کن مستقل کنترل می‌کند. مدل های هیدرولیک پیشرفته دمای سیال و سازند، تراکم پذیری سیال و اثرات برش چاه را برای تعیین دقیق فشار ته چاه در زمان واقعی در نظر می گیرند. الگوریتم‌های کنترل هوش مصنوعی (AI) ناهنجاری‌های چاه را شناسایی می‌کنند، به حفاری و اپراتورهای MPD هشدار می‌دهند و به‌طور خودکار دستورات تنظیم را به تجهیزات سطح MPD ارسال می‌کنند. این امکان تشخیص بی‌درنگ هجوم/تلفات چاه را فراهم می‌کند و تنظیمات مناسب تجهیزات را بر اساس مدل‌سازی هیدرولیک و کنترل هوشمند، بدون نیاز به ورودی دستی اپراتورها، امکان‌پذیر می‌سازد. این سیستم که بر اساس کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) است، می‌تواند به راحتی در هر مکانی بر روی پلت فرم حفاری یکپارچه شود تا زیرساخت MPD مطمئن و مطمئن را فراهم کند.
یک رابط کاربری ساده شده به کاربران کمک می کند تا روی پارامترهای کلیدی متمرکز بمانند و برای رویدادهای ناگهانی هشدار صادر کنند. مانیتورینگ مبتنی بر وضعیت عملکرد تجهیزات MPD را ردیابی می کند و امکان تعمیر و نگهداری پیشگیرانه را فراهم می کند. گزارش‌دهی خودکار قابل اعتماد، مانند خلاصه‌های روزانه یا تحلیل‌های پس از کار، عملکرد حفاری را بیشتر بهینه می‌کند. در عملیات آب های عمیق، کنترل از راه دور از طریق یک رابط کاربری واحد، نصب رایزر خودکار، بسته شدن کامل دستگاه جداسازی حلقوی (AID)، قفل و باز کردن قفل RCD و کنترل مسیر جریان را تسهیل می کند. از طراحی چاه و عملیات بلادرنگ گرفته تا خلاصه‌های پس از کار، همه داده‌ها ثابت می‌مانند. مدیریت بصری سازی بلادرنگ و جنبه های ارزیابی/برنامه ریزی مهندسی از طریق پلت فرم CENTRO Well Construction Optimization انجام می شود.
پیشرفت‌های کنونی شامل استفاده از دبی‌سنج‌های فشار بالا (نصب شده روی رایزر) برای جایگزینی شمارنده‌های ساده پمپ برای اندازه‌گیری بهتر جریان است. با این فناوری جدید، ویژگی‌های رئولوژیکی و ویژگی‌های جریان جرمی سیال ورودی به مدار حفاری حلقه بسته را می‌توان با اندازه‌گیری‌های سیال برگشتی مقایسه کرد. در مقایسه با روش‌های سنتی اندازه‌گیری گل دستی با فرکانس‌های به‌روزرسانی بسیار پایین‌تر، این سیستم مدل‌سازی هیدرولیکی و داده‌های بلادرنگ را ارائه می‌دهد.
04. ارائه کنترل فشار ساده و دقیق و جمع آوری داده ها
فناوری‌های PressurePro و Victus راه‌حل‌هایی هستند که به ترتیب برای برنامه‌های کنترل فشار سطح اولیه و پیشرفته توسعه یافته‌اند. Weatherford تشخیص داد که برنامه های کاربردی مناسب برای راه حل هایی که بین این دو سطح قرار می گیرند وجود دارد. آخرین راه حل Modus MPD این شرکت این شکاف را پر می کند. این سیستم که برای کاربردهای مختلف مانند محیط‌های با دمای بالا یا دمای پایین، خشکی و آب کم‌عمق طراحی شده است، هدف این سیستم ساده است: تمرکز بر مزایای عملکرد فن‌آوری کنترل فشار، به شرکت‌های عامل برای حفاری کارآمدتر و کاهش فشار مرتبط مسائل
راه حل Modus دارای طراحی مدولار برای نصب انعطاف پذیر و کارآمد است. سه دستگاه در داخل یک کانتینر حمل و نقل قرار می گیرند که تنها به یک بالابر در هنگام تخلیه در محل نیاز دارند. در صورت نیاز، ماژول های جداگانه را می توان از کانتینر حمل و نقل برای قرار دادن خاص در اطراف محل چاه خارج کرد.
منیفولد چوک یک ماژول مستقل است، اما اگر نیاز به نصب آن در زیرساخت های موجود باشد، می توان سیستم را طوری پیکربندی کرد که نیازهای خاص هر سکوی حفاری را برآورده کند. این سیستم مجهز به دو دریچه خفه کن کنترل دیجیتال، امکان استفاده انعطاف پذیر از هر یک از شیرها را برای جداسازی یا استفاده ترکیبی برای دبی بالاتر می دهد. کنترل دقیق این سوپاپ های خفه کننده، فشار چاه و کنترل تراکم گردش معادل (ECD) را بهبود می بخشد و حفاری کارآمدتر با چگالی گل کمتر را ممکن می سازد. منیفولد همچنین یک سیستم حفاظت از فشار بیش از حد و لوله کشی را یکپارچه می کند.
دستگاه اندازه گیری جریان یک ماژول دیگر است. با استفاده از فلومتر Coriolis، نرخ جریان برگشتی و خواص سیال را اندازه گیری می کند که به عنوان یک استاندارد صنعتی برای دقت شناخته شده است. با داده‌های تعادل جرم پیوسته، اپراتورها می‌توانند فوراً تغییرات فشار پایین چاله را که به شکل ناهنجاری‌های جریان ظاهر می‌شوند، شناسایی کنند. مشاهده بلادرنگ شرایط چاه، پاسخ‌ها و تنظیمات سریع را تسهیل می‌کند و مسائل فشار را قبل از اینکه بر عملیات تأثیر بگذارد، برطرف می‌کند.
سیستم کنترل دیجیتال در ماژول سوم نصب شده است و وظیفه مدیریت داده ها و عملکرد دستگاه های اندازه گیری و کنترل را بر عهده دارد. این پلت فرم دیجیتال از طریق HMI یک لپ تاپ کار می کند و به اپراتورها اجازه می دهد شرایط اندازه گیری را با روندهای تاریخی مشاهده کنند و فشار را از طریق نرم افزار دیجیتال کنترل کنند. نمودارهایی که روی صفحه نمایش داده می شوند روندهای بلادرنگ شرایط پایین چاه را ارائه می دهند که تصمیم گیری بهتر و پاسخ های سریع تر بر اساس داده ها را امکان پذیر می کند. هنگامی که در حالت فشار ته چاه ثابت کار می کند، سیستم می تواند به سرعت در طول دوره های اتصال فشار وارد کند. با فشار دادن دکمه ساده، سیستم به طور خودکار دریچه های خفه کننده را تنظیم می کند تا فشار مورد نیاز را به سوراخ چاه اعمال کند و فشار پایین چاه را بدون جریان ثابت نگه دارد. داده‌های مربوطه جمع‌آوری می‌شوند، برای تجزیه و تحلیل پس از کار ذخیره می‌شوند و از طریق رابط سیستم انتقال اطلاعات چاه (WITS) برای مشاهده در پلت فرم CENTRO منتقل می‌شوند.
با کنترل خودکار فشار، راه حل مدوس می تواند به سرعت به تغییرات فشار پایین چاه پاسخ دهد، از پرسنل، سوراخ چاه، محیط زیست و سایر دارایی ها محافظت کند. به عنوان بخشی از سیستم یکپارچگی چاه، راه حل Modus، تراکم گردش معادل (ECD) را کنترل می کند، که روشی قابل اعتماد برای افزایش ایمنی عملیاتی و حفاظت از یکپارچگی سازند ارائه می دهد، در نتیجه حفاری ایمن را در پنجره های ایمنی باریک با متغیرها و مجهولات متعدد به دست می آورد.
Weatherford به بیش از 50 سال تجربه، هزاران عملیات و میلیون ها ساعت زمان عملیاتی برای خلاصه کردن روش های قابل اعتماد متکی است و یک شرکت عامل مستقر در اوهایو را برای استقرار راه حل Modus جذب می کند. در منطقه Utica Shale، شرکت عامل نیاز به حفاری چاه 8.5 اینچی تا عمق طراحی داشت تا اهداف هزینه های مجاز را برآورده کند.
در مقایسه با زمان حفاری برنامه ریزی شده، راه حل مدوس زمان حفاری را 60 درصد کوتاه کرد و کل بخش چاه را در یک سفر کامل کرد. کلید این موفقیت استفاده از فناوری MPD برای حفظ چگالی گل ایده آل در بخش افقی طراحی شده، به حداقل رساندن تلفات فشار در گردش چاه بود. هدف جلوگیری از آسیب احتمالی سازند ناشی از گل با چگالی بالا در سازندهای با پروفایل فشار نامشخص بود.
در طول مراحل طراحی اولیه و طراحی ساخت و ساز، کارشناسان فنی Weatherford با شرکت عامل برای تعریف محدوده چاه افقی و تعیین اهداف حفاری همکاری کردند. این تیم الزامات را شناسایی کرده و یک طرح ارائه کیفیت خدمات ایجاد کرد که نه تنها اجرای پروژه و تدارکات را هماهنگ می‌کند، بلکه هزینه‌های کلی را نیز کاهش می‌دهد. مهندسان Weatherford راه حل Modus را به عنوان بهترین انتخاب برای شرکت عامل توصیه کردند.
پس از تکمیل طراحی، پرسنل میدانی Weatherford یک بررسی سایت در اوهایو انجام دادند و به تیم محلی اجازه دادند تا محل کار و منطقه مونتاژ را آماده کنند و خطرات احتمالی را شناسایی و حذف کنند. در همین حال، کارشناسان تگزاس این تجهیزات را قبل از ارسال آزمایش کردند. این دو تیم ارتباط مستمری با شرکت عامل برای هماهنگی تحویل به موقع تجهیزات داشتند. پس از رسیدن تجهیزات MPD Modus به محل حفاری، نصب و راه اندازی کارآمد انجام شد و تیم Weatherford به سرعت طرح عملیات MPD را برای تطبیق با تغییرات در طراحی حفاری شرکت عامل تنظیم کرد.
05. برنامه موفق در سایت
با این حال، اندکی پس از فرود چاه، نشانه هایی از انسداد در چاه ظاهر شد. پس از گفتگو با شرکت عامل، تیم MPD Weatherford آخرین برنامه عملیاتی را برای رسیدگی به این مشکل ارائه کرد. راه حل ترجیحی افزایش فشار برگشتی در حالی که به آرامی چگالی گل را به میزان 0.5ppg (0.06 SG) افزایش می داد، بود. این به دکل حفاری اجازه داد تا بدون انتظار برای تنظیم گل و بدون افزایش قابل توجه چگالی گل به حفاری ادامه دهد. با این تنظیم، از همان مجموعه حفاری کف چاله برای حفاری تا عمق هدف بخش افقی در یک سفر استفاده شد.
در طول عملیات، محلول مدوس به طور فعال هجوم و تلفات چاه را زیر نظر داشت و به شرکت عامل اجازه می داد از سیالات حفاری با چگالی کمتر و کاهش استفاده از باریت استفاده کند. به عنوان مکمل گل با چگالی کم در چاه، فناوری Modus MPD به طور فعال فشار معکوس را در دهانه چاه اعمال می کند تا به راحتی با شرایط دائمی در حال تغییر چاه مقابله کند. روش های سنتی معمولا ساعت ها یا یک روز طول می کشد تا چگالی گل را افزایش یا کاهش دهند.
شرکت عامل با استفاده از فناوری مدوس، 9 روز قبل از روزهای طراحی (15 روز) به عمق هدف حفاری کرد. علاوه بر این، با کاهش چگالی گل به میزان 1.0 pg (0.12 SG) و تنظیم فشار برگشتی برای متعادل کردن فشارهای پایین چاله و سازند، شرکت عامل هزینه های کلی را کاهش داد. با این راه حل Weatherford، بخش افقی 18000 فوتی (5486 متری) در یک سفر حفاری شد که نرخ نفوذ مکانیکی (ROP) را 18 درصد در مقایسه با چهار چاه معمولی مجاور افزایش داد.
06. چشم انداز آینده فناوری MPD
موارد ذکر شده در بالا، که در آن ارزش از طریق افزایش عملکرد ایجاد می شود، تنها نمونه ای از کاربرد گسترده تر راه حل Weatherford's Modus است. تا سال 2024، دسته‌ای از سیستم‌ها در سرتاسر جهان برای گسترش بیشتر استفاده از فناوری کنترل فشار مستقر خواهند شد و به سایر شرکت‌های عامل این امکان را می‌دهد تا با شرایط پیچیده کمتر و کیفیت ساخت چاه بالاتر، ارزش بلندمدت را درک کنند و به آن دست یابند.
برای سال های متمادی، صنعت انرژی تنها از فناوری کنترل فشار در حین عملیات حفاری استفاده می کند. ودرفورد دیدگاه متفاوتی در مورد کنترل فشار دارد. این یک راه حل بهبود عملکرد است که برای چندین دسته از چاه‌های نفت، از جمله چاه‌های افقی، چاه‌های جهت‌دار، چاه‌های توسعه، چاه‌های چند جانبه و موارد دیگر قابل استفاده است. با بازتعریف اهدافی که کنترل فشار در چاه می تواند به آنها دست یابد، از جمله سیمان کاری، پوشش در حال اجرا و سایر عملیات، همگی از یک چاه پایدار بهره مند می شوند و از فروپاشی چاه و آسیب سازند جلوگیری می کنند و در عین حال راندمان را افزایش می دهند.
به عنوان مثال، کنترل فشار در حین سیمان‌کاری به شرکت‌های عامل اجازه می‌دهد تا به طور فعال‌تری به رویدادهای پایین چاه مانند هجوم و تلفات رسیدگی کنند و در نتیجه جداسازی ناحیه‌ای را بهبود بخشند. سیمان کاری تحت فشار به ویژه در چاه هایی با پنجره های حفاری باریک، سازندهای ضعیف یا حداقل حاشیه موثر است. استفاده از ابزارها و فناوری کنترل فشار در طول عملیات تکمیل، امکان کنترل آسان فشار در حین نصب ابزار تکمیل، بهبود کارایی عملیاتی و کاهش خطرات را فراهم می کند.
کنترل بهتر فشار در پنجره های کارکرد ایمن و قابل اجرا برای همه چاه ها و عملیات. با ظهور مداوم راه حل های Modus و سیستم های کنترل فشار که برای کاربردهای مختلف طراحی شده اند، اکنون کنترل فشار در چاه های نفت بیشتری امکان پذیر است. راه حل های Weatherford می تواند کنترل فشار جامع، کاهش تصادفات، بهبود کیفیت چاه، افزایش پایداری چاه و افزایش تولید را فراهم کند.
زمان ارسال: مارس-20-2024