Những rủi ro cố hữu của hoạt động khoan dầu khí là rất lớn, trong đó nghiêm trọng nhất là sự không chắc chắn về áp suất trong hố khoan.Theo Hiệp hội các nhà thầu khoan quốc tế,Khoan áp lực được quản lý (MPD)là một kỹ thuật khoan thích ứng được sử dụng để kiểm soát chính xác áp suất hình khuyên trong toàn bộ lỗ khoan.Trong năm mươi năm qua, nhiều công nghệ và phương pháp đã được phát triển và cải tiến để giảm thiểu và vượt qua những thách thức do sự không chắc chắn về áp suất mang lại.Kể từ khi giới thiệu Thiết bị điều khiển xoay (RCD) đầu tiên trên toàn cầu vào năm 1968, Weatherford đã là công ty tiên phong trong ngành.
Là công ty dẫn đầu trong ngành MPD, Weatherford đã phát triển sáng tạo nhiều giải pháp và công nghệ khác nhau để mở rộng phạm vi và ứng dụng kiểm soát áp suất.Tuy nhiên, kiểm soát áp suất không chỉ là kiểm soát áp suất hình khuyên.Nó phải tính đến vô số điều kiện hoạt động đặc biệt trên toàn thế giới, sự hình thành phức tạp và những thách thức tại các địa điểm giếng khác nhau.Với kinh nghiệm tích lũy hàng thập kỷ, các chuyên gia kỹ thuật của công ty nhận ra rằng quy trình kiểm soát áp suất xuất sắc cần được điều chỉnh để giải quyết các thách thức khác nhau thay vì trở thành một hệ thống chung cho mọi ứng dụng.Được hướng dẫn bởi nguyên tắc này, các công nghệ MPD ở các cấp độ khác nhau đã được phát triển để đáp ứng các nhu cầu khác nhau của các công ty đang điều hành, bất kể điều kiện hoặc môi trường của họ có thể thách thức đến mức nào.
01. Tạo một hệ thống vòng kín bằng RCD
RCD cung cấp cả sự đảm bảo an toàn và chuyển hướng dòng chảy, đóng vai trò là công nghệ cơ bản cho MPD.Được phát triển lần đầu tiên vào những năm 1960 cho các hoạt động trên bờ, RCD được thiết kế để chuyển hướng dòng chảy trên mặt đất.BOPđể tạo thành một hệ thống tuần hoàn khép kín.Công ty đã liên tục đổi mới và cải tiến công nghệ RCD, đạt được thành công đã được chứng minh trong nhiều thập kỷ.
Khi các ứng dụng MPD mở rộng sang các lĩnh vực có nhiều thách thức hơn (như môi trường và thách thức mới), nhu cầu cao hơn được đặt ra đối với các hệ thống MPD.Điều này đã thúc đẩy sự tiến bộ không ngừng trong công nghệ RCD, hiện có áp suất và nhiệt độ định mức cao hơn, thậm chí còn đạt được các tiêu chuẩn để sử dụng trong điều kiện khí tinh khiết từ Viện Dầu khí Hoa Kỳ.Ví dụ, các thành phần bịt kín nhiệt độ cao bằng polyurethane của Weatherford có nhiệt độ định mức cao hơn 60% so với các thành phần polyurethane hiện có.
Với sự trưởng thành của ngành năng lượng và sự phát triển của thị trường ngoài khơi, Weatherford đã phát triển các loại RCD mới để giải quyết những thách thức đặc biệt của môi trường nước nông và nước sâu.RCD được sử dụng trên giàn khoan nước nông được đặt phía trên BOP bề mặt, trong khi trên các tàu khoan được định vị động, RCD thường được lắp đặt bên dưới vòng căng như một phần của cụm ống đứng.Bất kể ứng dụng hay môi trường nào, RCD vẫn là một công nghệ quan trọng, duy trì áp suất hình khuyên không đổi trong quá trình khoan, hình thành các rào cản chịu áp lực, ngăn ngừa các mối nguy hiểm khi khoan và kiểm soát sự xâm nhập của chất lỏng thành hệ.
02. Thêm van sặc để kiểm soát áp suất tốt hơn
Trong khi RCD có thể chuyển hướng dòng chất lỏng quay trở lại, khả năng kiểm soát chủ động đặc tính áp suất của giếng khoan có thể đạt được bằng thiết bị bề mặt hạ lưu, đặc biệt là các van sặc.Việc kết hợp thiết bị này với RCD sẽ kích hoạt công nghệ MPD, mang lại khả năng kiểm soát mạnh mẽ hơn đối với áp suất đầu giếng.Giải pháp Áp suất được quản lý PressurePro của Weatherford, khi được sử dụng cùng với RCD, sẽ nâng cao khả năng khoan đồng thời tránh các sự cố liên quan đến áp suất trong hố khoan.
Hệ thống này sử dụng một Giao diện Người-Máy (HMI) duy nhất để điều khiển các van cuộn cảm.HMI được hiển thị trên máy tính xách tay trong cabin của máy khoan hoặc trên sàn giàn khoan, cho phép nhân viên hiện trường điều khiển hầu như các van sặc trong khi theo dõi các thông số khoan quan trọng.Người vận hành nhập giá trị áp suất mong muốn và sau đó hệ thống PressurePro sẽ tự động duy trì áp suất đó bằng cách điều khiển SBP.Các van cuộn cảm có thể được điều chỉnh tự động dựa trên những thay đổi về áp suất trong lỗ hạ lưu, cho phép hiệu chỉnh hệ thống nhanh chóng và đáng tin cậy.
03. Phản hồi tự động để giảm rủi ro khoan
Giải pháp MPD thông minh của Victus là một trong những sản phẩm MPD quan trọng nhất của Weatherford và là một trong những công nghệ MPD tiên tiến nhất trên thị trường.Được xây dựng dựa trên công nghệ RCD và van sặc của Weatherford, giải pháp này nâng cao độ chính xác, khả năng kiểm soát và tự động hóa lên mức chưa từng có.Bằng cách tích hợp thiết bị của giàn khoan, nó cho phép liên lạc giữa các máy, phân tích tình trạng giếng theo thời gian thực và phản hồi tự động nhanh chóng từ một vị trí tập trung, từ đó duy trì chính xác áp suất đáy giếng.
Về mặt thiết bị, giải pháp Victus tăng cường khả năng đo lưu lượng và mật độ bằng cách kết hợp đồng hồ đo lưu lượng khối lượng Coriolis và một ống góp với bốn van cuộn cảm được điều khiển độc lập.Các mô hình thủy lực tiên tiến xem xét nhiệt độ chất lỏng và thành hệ, khả năng nén chất lỏng và hiệu ứng cắt lỗ khoan để xác định chính xác áp suất đáy lỗ theo thời gian thực.Các thuật toán điều khiển trí tuệ nhân tạo (AI) xác định các điểm bất thường trong giếng, cảnh báo cho người vận hành máy khoan và MPD, đồng thời tự động gửi lệnh điều chỉnh đến thiết bị bề mặt MPD.Điều này cho phép phát hiện dòng/tổn thất trong giếng theo thời gian thực và cho phép điều chỉnh thiết bị phù hợp dựa trên mô hình thủy lực và điều khiển thông minh, tất cả đều không cần người vận hành nhập thủ công.Hệ thống dựa trên bộ điều khiển logic lập trình (PLC), có thể dễ dàng tích hợp tại bất kỳ vị trí nào trên giàn khoan để cung cấp cơ sở hạ tầng MPD an toàn, đáng tin cậy.
Giao diện người dùng được đơn giản hóa giúp người dùng tập trung vào các thông số chính và đưa ra cảnh báo cho các sự kiện bất ngờ.Giám sát dựa trên trạng thái theo dõi hiệu suất của thiết bị MPD, cho phép bảo trì chủ động.Báo cáo tự động đáng tin cậy, chẳng hạn như bản tóm tắt hàng ngày hoặc phân tích sau công việc, tối ưu hóa hơn nữa hiệu suất khoan.Trong các hoạt động ở vùng nước sâu, điều khiển từ xa thông qua một giao diện người dùng duy nhất tạo điều kiện thuận lợi cho việc lắp đặt ống nâng tự động, đóng hoàn toàn Thiết bị cách ly hình khuyên (AID), khóa và mở khóa RCD cũng như điều khiển đường dẫn dòng chảy.Từ thiết kế giếng và vận hành theo thời gian thực đến tóm tắt sau công việc, tất cả dữ liệu đều nhất quán.Việc quản lý các khía cạnh lập kế hoạch/đánh giá kỹ thuật và trực quan hóa theo thời gian thực được xử lý thông qua nền tảng Tối ưu hóa Xây dựng Giếng CENTRO.
Những phát triển hiện nay bao gồm việc sử dụng đồng hồ đo lưu lượng áp suất cao (được lắp đặt trên ống đứng) để thay thế các bộ đếm hành trình bơm đơn giản nhằm cải thiện việc đo lưu lượng.Với công nghệ mới này, các đặc tính lưu biến và đặc tính dòng khối của chất lỏng đi vào mạch khoan vòng kín có thể được so sánh với các phép đo của chất lỏng quay trở lại.So với các phương pháp đo bùn thủ công truyền thống với tần suất cập nhật thấp hơn nhiều, hệ thống này cung cấp mô hình thủy lực và dữ liệu thời gian thực vượt trội.
04. Cung cấp khả năng kiểm soát áp suất và thu thập dữ liệu đơn giản, chính xác
Công nghệ PressurePro và Victus lần lượt là các giải pháp được phát triển cho các ứng dụng kiểm soát áp suất cấp cơ bản và nâng cao.Weatherford nhận ra rằng có những ứng dụng phù hợp với các giải pháp nằm giữa hai cấp độ này.Giải pháp Modus MPD mới nhất của công ty sẽ lấp đầy khoảng trống này.Được thiết kế cho nhiều ứng dụng khác nhau như môi trường nhiệt độ cao hoặc nhiệt độ thấp, trên bờ và vùng nước nông, mục tiêu của hệ thống rất đơn giản: tập trung vào những ưu điểm về hiệu suất của công nghệ kiểm soát áp suất, cho phép các công ty vận hành khoan hiệu quả hơn và giảm các vấn đề liên quan đến áp suất. vấn đề.
Giải pháp Modus có thiết kế mô-đun để lắp đặt linh hoạt và hiệu quả.Ba thiết bị được đặt trong một thùng vận chuyển duy nhất, chỉ cần một thang máy khi dỡ hàng tại chỗ.Nếu cần, các mô-đun riêng lẻ có thể được lấy ra khỏi thùng vận chuyển để đặt ở vị trí cụ thể xung quanh khu vực giếng.
Đa tạp cuộn cảm là một mô-đun độc lập, nhưng nếu có nhu cầu lắp đặt nó trong cơ sở hạ tầng hiện có, hệ thống có thể được cấu hình để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của từng giàn khoan.Được trang bị hai van cuộn cảm điều khiển kỹ thuật số, hệ thống cho phép sử dụng linh hoạt một trong hai van để cách ly hoặc sử dụng kết hợp để có tốc độ dòng chảy cao hơn.Việc kiểm soát chính xác các van sặc này giúp cải thiện áp suất giếng và kiểm soát Mật độ tuần hoàn tương đương (ECD), cho phép khoan hiệu quả hơn với mật độ bùn thấp hơn.Ống góp cũng tích hợp hệ thống bảo vệ quá áp và đường ống.
Thiết bị đo lưu lượng là một mô-đun khác.Sử dụng máy đo lưu lượng Coriolis, nó đo tốc độ dòng chảy trở lại và đặc tính chất lỏng, được công nhận là tiêu chuẩn công nghiệp về độ chính xác.Với dữ liệu cân bằng khối lượng liên tục, người vận hành có thể xác định ngay những thay đổi áp suất trong lỗ khoan xuất hiện dưới dạng dị thường dòng chảy.Khả năng hiển thị thời gian thực về tình trạng giếng tạo điều kiện cho phản ứng và điều chỉnh nhanh chóng, giải quyết các vấn đề áp lực trước khi chúng ảnh hưởng đến hoạt động.
Hệ thống điều khiển kỹ thuật số được cài đặt trong mô-đun thứ ba và chịu trách nhiệm quản lý dữ liệu và chức năng của các thiết bị đo lường và điều khiển.Nền tảng kỹ thuật số này hoạt động thông qua HMI của máy tính xách tay, cho phép người vận hành xem các điều kiện đo lường theo xu hướng lịch sử và kiểm soát áp suất thông qua phần mềm kỹ thuật số.Biểu đồ hiển thị trên màn hình cung cấp xu hướng thời gian thực về điều kiện hạ cấp, cho phép đưa ra quyết định tốt hơn và phản hồi nhanh hơn dựa trên dữ liệu.Khi vận hành ở chế độ áp suất đáy không đổi, hệ thống có thể nhanh chóng tạo áp lực trong thời gian kết nối.Chỉ cần nhấn nút đơn giản, hệ thống sẽ tự động điều chỉnh các van sặc để tạo áp suất cần thiết cho giếng, duy trì áp suất hạ cấp không đổi mà không có dòng chảy.Dữ liệu liên quan được thu thập, lưu trữ để phân tích sau công việc và truyền qua giao diện Hệ thống truyền thông tin giếng (WITS) để xem trên nền tảng CENTRO.
Bằng cách tự động kiểm soát áp suất, giải pháp Modus có thể đáp ứng kịp thời những thay đổi về áp suất trong hố khoan, bảo vệ con người, giếng khoan, môi trường và các tài sản khác.Là một phần của hệ thống toàn vẹn giếng khoan, giải pháp Modus kiểm soát Mật độ tuần hoàn tương đương (ECD), cung cấp một phương pháp đáng tin cậy để nâng cao an toàn vận hành và bảo vệ tính toàn vẹn của hệ tầng, từ đó đạt được hoạt động khoan an toàn trong các cửa sổ an toàn hẹp với nhiều biến số và ẩn số.
Weatherford dựa trên hơn 50 năm kinh nghiệm, hàng nghìn hoạt động và hàng triệu giờ hoạt động để tổng hợp các phương pháp đáng tin cậy, thu hút một công ty điều hành có trụ sở tại Ohio triển khai giải pháp Modus.Tại khu vực Đá phiến Utica, công ty điều hành cần khoan một giếng 8,5 inch đến độ sâu thiết kế để đáp ứng các mục tiêu chi tiêu được phê duyệt.
So với thời gian khoan dự kiến, giải pháp Modus rút ngắn thời gian khoan tới 60%, hoàn thành toàn bộ phần giếng trong một chuyến.Chìa khóa dẫn đến thành công này là việc sử dụng công nghệ MPD để duy trì mật độ bùn lý tưởng trong mặt cắt ngang được thiết kế, giảm thiểu tổn thất áp suất tuần hoàn giếng.Mục đích là để tránh nguy cơ hư hại thành hệ do bùn có mật độ cao ở các thành hệ có cấu hình áp suất không chắc chắn.
Trong các giai đoạn thiết kế cơ bản và thiết kế xây dựng, các chuyên gia kỹ thuật của Weatherford đã cộng tác với công ty điều hành để xác định phạm vi giếng ngang và đặt ra các mục tiêu khoan.Nhóm đã xác định các yêu cầu và tạo ra một kế hoạch cung cấp chất lượng dịch vụ không chỉ điều phối việc thực hiện dự án và hậu cần mà còn giảm chi phí tổng thể.Các kỹ sư của Weatherford đã đề xuất giải pháp Modus là lựa chọn tốt nhất cho công ty vận hành.
Sau khi hoàn thành thiết kế, nhân viên hiện trường của Weatherford đã tiến hành khảo sát địa điểm ở Ohio, cho phép nhóm địa phương chuẩn bị địa điểm làm việc và khu vực lắp ráp cũng như xác định và loại bỏ các mối nguy hiểm tiềm ẩn.Trong khi đó, các chuyên gia từ Texas đã kiểm tra thiết bị trước khi vận chuyển.Hai đội này duy trì liên lạc liên tục với công ty điều hành để phối hợp cung cấp thiết bị kịp thời.Sau khi thiết bị Modus MPD đến địa điểm khoan, quá trình lắp đặt và chạy thử hiệu quả đã được tiến hành, đồng thời nhóm Weatherford nhanh chóng điều chỉnh cách bố trí vận hành MPD để phù hợp với những thay đổi trong thiết kế khoan của công ty điều hành.
05. Đăng ký thành công tại chỗ
Tuy nhiên, ngay sau khi giếng được hạ cánh, đã xuất hiện dấu hiệu tắc nghẽn ở lòng giếng.Sau khi thảo luận với công ty điều hành, nhóm MPD của Weatherford đã cung cấp kế hoạch hoạt động mới nhất để giải quyết vấn đề.Giải pháp ưu tiên là tăng áp suất ngược đồng thời tăng dần mật độ bùn lên 0,5ppg (0,06 SG).Điều này cho phép giàn khoan tiếp tục khoan mà không cần chờ điều chỉnh bùn và không làm tăng đáng kể mật độ bùn.Với sự điều chỉnh này, cụm khoan lỗ đáy tương tự đã được sử dụng để khoan đến độ sâu mục tiêu của mặt cắt ngang trong một chuyến đi.
Trong suốt quá trình vận hành, giải pháp Modus đã tích cực giám sát dòng chảy và tổn thất của giếng khoan, cho phép công ty vận hành sử dụng dung dịch khoan với mật độ thấp hơn và giảm việc sử dụng barit.Để bổ sung cho bùn có mật độ thấp trong giếng, công nghệ Modus MPD tích cực áp dụng áp suất ngược ở đầu giếng để dễ dàng xử lý các điều kiện hạ lưu thay đổi liên tục.Các phương pháp truyền thống thường mất hàng giờ hoặc một ngày để tăng hoặc giảm mật độ bùn.
Bằng cách áp dụng công nghệ Modus, công ty điều hành đã khoan đến độ sâu mục tiêu trước 9 ngày so với thời gian thiết kế (15 ngày).Ngoài ra, bằng cách giảm mật độ bùn xuống 1,0 ppg (0,12 SG) và điều chỉnh áp suất ngược để cân bằng áp lực hình thành và hạ cấp, công ty điều hành đã giảm chi phí tổng thể.Với giải pháp Weatherford này, phần ngang dài 18.000 feet (5486 mét) đã được khoan trong một chuyến, tăng Tốc độ thâm nhập cơ học (ROP) lên 18% so với bốn giếng thông thường gần đó.
06.Quan điểm về tương lai của công nghệ MPD
Các trường hợp được nêu ở trên, trong đó giá trị được tạo ra thông qua nâng cao hiệu suất, chỉ là một ví dụ về ứng dụng rộng rãi hơn của giải pháp Modus của Weatherford.Đến năm 2024, một loạt hệ thống sẽ được triển khai trên toàn thế giới để tiếp tục mở rộng việc sử dụng công nghệ kiểm soát áp suất, cho phép các công ty điều hành khác hiểu và đạt được giá trị lâu dài với ít tình huống phức tạp hơn và chất lượng xây dựng giếng cao hơn.
Nhiều năm qua, ngành năng lượng chỉ áp dụng công nghệ kiểm soát áp suất trong quá trình khoan.Weatherford có quan điểm khác về kiểm soát áp suất.Đó là một giải pháp nâng cao hiệu suất áp dụng cho nhiều loại giếng dầu, nếu không phải tất cả, bao gồm giếng ngang, giếng định hướng, giếng phát triển, giếng đa phương, v.v.Bằng cách xác định lại các mục tiêu mà việc kiểm soát áp suất trong giếng có thể đạt được, bao gồm trát xi măng, vận hành ống chống và các hoạt động khác, tất cả đều được hưởng lợi từ việc ổn định giếng, tránh sập giếng và hư hỏng hệ tầng đồng thời tăng hiệu quả.
Ví dụ, việc kiểm soát áp lực trong quá trình trát xi măng cho phép các công ty vận hành giải quyết các sự kiện hạ cấp như tràn và thất thoát một cách chủ động hơn, từ đó cải thiện khả năng cô lập khu vực.Xi măng được kiểm soát áp suất đặc biệt hiệu quả trong các giếng có cửa sổ khoan hẹp, thành tạo yếu hoặc lề tối thiểu.Việc áp dụng các công cụ và công nghệ kiểm soát áp suất trong quá trình vận hành hoàn thiện cho phép kiểm soát áp suất dễ dàng trong quá trình lắp đặt các công cụ hoàn thiện, nâng cao hiệu quả vận hành và giảm thiểu rủi ro.
Kiểm soát áp suất tốt hơn trong các cửa sổ vận hành an toàn và áp dụng cho tất cả các giếng và hoạt động.Với sự xuất hiện liên tục của các giải pháp Modus và hệ thống kiểm soát áp suất được thiết kế riêng cho các ứng dụng khác nhau, giờ đây việc kiểm soát áp suất ở nhiều giếng dầu hơn có thể thực hiện được.Các giải pháp của Weatherford có thể cung cấp khả năng kiểm soát áp suất toàn diện, giảm tai nạn, cải thiện chất lượng giếng khoan, tăng độ ổn định của giếng và tăng cường sản xuất.
Thời gian đăng: Mar-20-2024