Els riscos inherents a les operacions de perforació de petroli i gas són desalentadors, sent el més greu la incertesa de la pressió de fons del forat. Segons l'Associació Internacional de Contractistes de Perforació,Perforació a pressió gestionada (MPD)és una tècnica de perforació adaptativa que s'utilitza per controlar amb precisió la pressió anular a tot el pou. Durant els últims cinquanta anys, s'han desenvolupat i perfeccionat moltes tecnologies i mètodes per mitigar i superar els reptes que comporta la incertesa de la pressió. Des de la introducció del primer dispositiu de control rotatiu (RCD) a nivell mundial el 1968, Weatherford ha estat pioner en la indústria.
Com a líder en la indústria de MPD, Weatherford ha desenvolupat de manera innovadora diverses solucions i tecnologies per ampliar la gamma i l'aplicació del control de pressió. Tanmateix, el control de la pressió no es tracta només de controlar la pressió anular. Ha de tenir en compte innombrables condicions operatives especials a tot el món, formacions complexes i reptes a diferents llocs del pou. Amb dècades d'experiència acumulada, els experts tècnics de l'empresa s'adonen que un excel·lent procés de control de pressió s'ha d'adaptar per abordar diferents reptes en lloc de ser un sistema únic per a qualsevol aplicació. Guiades per aquest principi, s'han desenvolupat tecnologies MPD de diferents nivells per satisfer les diferents necessitats de les empreses operatives, independentment del desafiament que siguin les seves condicions o entorns.
01. Creació d'un sistema de bucle tancat mitjançant RCD
RCD proporciona garantia de seguretat i desviació de flux, que serveix com a tecnologia de nivell d'entrada per a MPD. Desenvolupats originalment a la dècada de 1960 per a operacions a terra, els RCD estan dissenyats per desviar el flux a la part superior deBOPper crear un sistema de circulació de circuit tancat. L'empresa ha innovat i millorat contínuament la tecnologia RCD, aconseguint un èxit provat al camp durant diverses dècades.
A mesura que les aplicacions MPD s'expandeixen a camps més difícils (com ara nous entorns i reptes), els sistemes MPD s'exigeixen més. Això ha impulsat un avenç continu en la tecnologia RCD, que ara presenta pressions i temperatures nominals més altes, fins i tot obtenint qualificacions per al seu ús en condicions de gas pur de l'American Petroleum Institute. Per exemple, els components de segellat d'alta temperatura de poliuretà de Weatherford tenen una temperatura nominal un 60% més alta en comparació amb els components de poliuretà existents.
Amb la maduresa de la indústria energètica i el desenvolupament dels mercats offshore, Weatherford ha desenvolupat nous tipus de RCD per abordar els reptes únics dels entorns d'aigües poc profundes i profundes. Els RCD utilitzats a les plataformes de perforació d'aigües poc profundes es col·loquen per sobre de la superfície BOP, mentre que en els vaixells de perforació de posició dinàmica, els RCD s'instal·len normalment per sota de l'anell de tensió com a part del conjunt d'elevació. Independentment de l'aplicació o l'entorn, el RCD continua sent una tecnologia crítica, mantenint una pressió anular constant durant les operacions de perforació, formant barreres resistents a la pressió, evitant els perills de perforació i controlant la invasió de fluids de formació.
02. Afegir vàlvules d'obturació per a un millor control de la pressió
Tot i que els RCD poden desviar els fluids de retorn, la capacitat de controlar activament el perfil de pressió del forat s'aconsegueix mitjançant equips de superfície aigües avall, especialment les vàlvules d'obstrucció. La combinació d'aquest equip amb RCD permet la tecnologia MPD, proporcionant un control més fort sobre les pressions del cap de pou. La solució de pressió gestionada PressurePro de Weatherford, quan s'utilitza juntament amb els RCD, millora les capacitats de perforació alhora que evita incidents relacionats amb la pressió al fons del forat.
Aquest sistema utilitza una única interfície home-màquina (HMI) per controlar les vàlvules d'asfixia. L'HMI es mostra en un ordinador portàtil a la cabina del perforador o al terra de la plataforma, cosa que permet al personal de camp controlar virtualment les vàlvules d'asfixia mentre controla els paràmetres crucials de perforació. Els operadors introdueixen el valor de pressió desitjat i, a continuació, el sistema PressurePro manté aquesta pressió automàticament controlant la SBP. Les vàlvules d'obturació es poden ajustar automàticament en funció dels canvis en la pressió de fons del forat, permetent correccions ràpides i fiables del sistema.
03. Resposta automàtica per a riscos de perforació reduïts
La solució Victus Intelligent MPD és un dels productes MPD més importants de Weatherford i una de les tecnologies MPD més avançades del mercat. Construïda sobre les tecnologies madures de RCD i vàlvules d'asfixia de Weatherford, aquesta solució eleva la precisió, el control i l'automatització a nivells sense precedents. En integrar equips de perforació, permet la comunicació entre màquines, l'anàlisi en temps real de les condicions del pou i les respostes automàtiques ràpides des d'una ubicació centralitzada, mantenint així amb precisió la pressió del fons del forat.
Pel que fa a l'equip, la solució Victus millora les capacitats de mesura de cabal i densitat incorporant mesuradors de cabal massiu Coriolis i un col·lector amb quatre vàlvules d'obturació controlades de manera independent. Els models hidràulics avançats tenen en compte les temperatures del fluid i de la formació, la compressibilitat del fluid i els efectes dels talls del pou per determinar amb precisió la pressió del fons del forat en temps real. Els algorismes de control d'intel·ligència artificial (IA) identifiquen anomalies del pou, avisen el perforador i els operadors de MPD i envien automàticament ordres d'ajust als equips de superfície MPD. Això permet la detecció en temps real de l'afluència/pèrdua del pou i permet els ajustos adequats als equips basats en el modelatge hidràulic i el control intel·ligent, tot sense necessitat de l'entrada manual dels operadors. El sistema, basat en controladors lògics programables (PLC), es pot integrar fàcilment en qualsevol lloc de la plataforma de perforació per proporcionar una infraestructura MPD fiable i segura.
Una interfície d'usuari simplificada ajuda els usuaris a centrar-se en els paràmetres clau i emetre alertes per a esdeveniments sobtats. El seguiment basat en l'estat fa un seguiment del rendiment dels equips MPD, permetent un manteniment proactiu. Els informes automatitzats fiables, com ara resums diaris o anàlisis posteriors al treball, optimitzen encara més el rendiment de la perforació. En operacions en aigües profundes, el control remot mitjançant una única interfície d'usuari facilita la instal·lació automàtica de la columna, el tancament complet del dispositiu d'aïllament anular (AID), el bloqueig i el desbloqueig del RCD i el control del recorregut del flux. Des del disseny del pou i les operacions en temps real fins als resums posteriors al treball, totes les dades segueixen sent coherents. La gestió de la visualització en temps real i els aspectes d'avaluació/planificació d'enginyeria es gestiona a través de la plataforma CENTRO Well Construction Optimization.
Els desenvolupaments actuals inclouen l'ús de comptadors de cabal d'alta pressió (instal·lats a l'elevador) per substituir els simples comptadors de carrera de la bomba per millorar la mesura del cabal. Amb aquesta nova tecnologia, les propietats reològiques i les característiques del flux de massa del fluid que entra al circuit de perforació de bucle tancat es poden comparar amb les mesures del fluid de retorn. En comparació amb els mètodes manuals tradicionals de mesura de fang amb freqüències d'actualització molt més baixes, aquest sistema ofereix un model hidràulic superior i dades en temps real.
04. Proporcionar un control de pressió i adquisició de dades senzills i precís
Les tecnologies PressurePro i Victus són solucions desenvolupades per a aplicacions de control de pressió de nivell inicial i avançat, respectivament. Weatherford va reconèixer que hi ha aplicacions adequades per a solucions que es troben entre aquests dos nivells. L'última solució Modus MPD de la companyia omple aquest buit. Dissenyat per a diverses aplicacions, com ara entorns d'alta o baixa temperatura, a terra i aigües poc profundes, l'objectiu del sistema és senzill: centrar-se en els avantatges de rendiment de la tecnologia de control de pressió, permetent a les empreses operatives perforar de manera més eficient i reduir la pressió relacionada. qüestions.
La solució Modus presenta un disseny modular per a una instal·lació flexible i eficient. Tres dispositius estan allotjats dins d'un únic contenidor d'enviament, que només requereixen un ascensor durant la descàrrega in situ. Si cal, es poden treure mòduls individuals del contenidor d'enviament per a una col·locació específica al voltant del lloc del pou.
El col·lector d'obstrucció és un mòdul independent, però si cal instal·lar-lo dins de la infraestructura existent, el sistema es pot configurar per satisfer els requisits específics de cada plataforma de perforació. Equipat amb dues vàlvules d'obturació de control digital, el sistema permet l'ús flexible de qualsevol vàlvula per aïllament o ús combinat per a cabals més alts. El control precís d'aquestes vàlvules d'obturació millora la pressió del pou i el control de la densitat circulant equivalent (ECD), permetent una perforació més eficient amb densitats de fang més baixes. El col·lector també integra un sistema de protecció contra sobrepressió i canonades.
El dispositiu de mesura de cabal és un altre mòdul. Utilitzant mesuradors de cabal Coriolis, mesura els cabals de retorn i les propietats del fluid, reconeguts com un estàndard de la indústria per a la precisió. Amb les dades de balanç de masses contínues, els operadors poden identificar immediatament els canvis de pressió de fons de pou que apareixen en forma d'anomalies de flux. La visibilitat en temps real de les condicions del pou facilita respostes i ajustos ràpids, abordant els problemes de pressió abans que afectin les operacions.
El sistema de control digital s'instal·la dins del tercer mòdul i s'encarrega de gestionar les dades i les funcions dels dispositius de mesura i control. Aquesta plataforma digital funciona a través de l'HMI d'un ordinador portàtil, permetent als operadors veure les condicions de mesura amb tendències històriques i controlar la pressió mitjançant programari digital. Els gràfics que es mostren a la pantalla proporcionen tendències en temps real de les condicions de fons de pou, permetent una millor presa de decisions i respostes més ràpides basades en les dades. Quan funciona en mode de pressió de fons constant, el sistema pot aplicar pressió ràpidament durant els períodes de connexió. Amb una simple pressió de botó, el sistema ajusta automàticament les vàlvules d'obturació per aplicar la pressió necessària al pou, mantenint una pressió constant al fons del forat sense cabal. Les dades rellevants es recullen, s'emmagatzemen per a l'anàlisi posterior al treball i es transmeten a través de la interfície del sistema de transmissió d'informació de pous (WITS) per a la seva visualització a la plataforma CENTRO.
Mitjançant el control automàtic de la pressió, la solució Modus pot respondre ràpidament als canvis de pressió de fons del forat, protegint el personal, el pou, el medi ambient i altres actius. Com a part del sistema d'integritat del pou, la solució Modus controla la densitat de circulació equivalent (ECD), proporcionant un mètode fiable per millorar la seguretat operativa i protegir la integritat de la formació, aconseguint així una perforació segura dins de finestres de seguretat estretes amb múltiples variables i incògnites.
Weatherford es basa en més de 50 anys d'experiència, milers d'operacions i milions d'hores de temps de funcionament per resumir mètodes fiables, atraient una empresa operativa amb seu a Ohio per desplegar la solució Modus. A l'àrea d'Utica Shale, l'empresa operadora necessitava perforar un pou de 8,5 polzades fins a la profunditat de disseny per assolir els objectius de cost de despesa autoritzats.
En comparació amb el temps de perforació previst, la solució Modus va reduir el temps de perforació en un 60%, completant tota la secció del pou en un sol viatge. La clau d'aquest èxit va ser l'ús de la tecnologia MPD per mantenir les densitats de fang ideals dins de la secció horitzontal dissenyada, minimitzant les pèrdues de pressió circulant del pou. L'objectiu era evitar possibles danys a la formació del fang d'alta densitat en formacions amb perfils de pressió incerts.
Durant les fases de disseny bàsic i disseny de construcció, els experts tècnics de Weatherford van col·laborar amb l'empresa explotadora per definir l'abast del pou horitzontal i establir els objectius de perforació. L'equip va identificar els requisits i va crear un pla de qualitat del servei que no només coordinava l'execució i la logística del projecte, sinó que també va reduir els costos globals. Els enginyers de Weatherford van recomanar la solució Modus com la millor opció per a l'empresa operadora.
Després de completar el disseny, el personal de camp de Weatherford va realitzar una enquesta del lloc a Ohio, que va permetre a l'equip local preparar el lloc de treball i l'àrea de muntatge i identificar i eliminar els perills potencials. Mentrestant, experts de Texas van provar l'equip abans de l'enviament. Aquests dos equips van mantenir una comunicació contínua amb l'empresa operadora per coordinar el lliurament puntual dels equips. Després que l'equip Modus MPD va arribar al lloc de perforació, es va dur a terme una instal·lació i posada en marxa eficients, i l'equip de Weatherford va ajustar ràpidament el disseny de l'operació MPD per adaptar-se als canvis en el disseny de perforació de l'empresa operadora.
05. Aplicació amb èxit al lloc
Tanmateix, poc després de l'aterratge del pou, van aparèixer signes d'obstrucció al pou. Després de parlar amb l'empresa operadora, l'equip MPD de Weatherford va proporcionar l'últim pla operatiu per solucionar el problema. La solució preferida era augmentar la contrapressió mentre augmentava lentament la densitat del fang en 0,5 ppg (0,06 SG). Això va permetre que la plataforma de perforació continués perforant sense esperar els ajustos del fang i sense augmentar significativament la densitat del fang. Amb aquest ajust, es va utilitzar el mateix conjunt de perforació de fons per perforar fins a la profunditat objectiu de la secció horitzontal en un sol viatge.
Durant tota l'operació, la solució Modus va controlar activament l'afluència i les pèrdues del pou, permetent a l'empresa operadora utilitzar fluids de perforació amb densitats més baixes i reduir l'ús de barita. Com a complement del fang de baixa densitat al pou, la tecnologia Modus MPD va aplicar activament una contrapressió al cap del pou per gestionar fàcilment les condicions de fons del forat que canvien contínuament. Els mètodes tradicionals solen trigar hores o un dia a augmentar o disminuir la densitat del fang.
Mitjançant l'aplicació de la tecnologia Modus, l'empresa operadora va perforar fins a la profunditat objectiu nou dies abans dels dies de disseny (15 dies). A més, en reduir la densitat del fang en 1,0 ppg (0,12 SG) i ajustar la contrapressió per equilibrar les pressions de fons i de formació, l'empresa operativa va reduir els costos globals. Amb aquesta solució Weatherford, la secció horitzontal de 18.000 peus (5.486 metres) es va perforar en un sol viatge, augmentant la taxa de penetració mecànica (ROP) en un 18% en comparació amb quatre pous convencionals propers.
06.Perspectives sobre el futur de la tecnologia MPD
Els casos descrits anteriorment, on es crea valor mitjançant la millora del rendiment, són només un exemple de l'aplicació més àmplia de la solució Modus de Weatherford. L'any 2024, es desplegarà un lot de sistemes a tot el món per ampliar encara més l'ús de la tecnologia de control de pressió, permetent a altres empreses operatives comprendre i assolir un valor a llarg termini amb menys situacions complexes i una millor qualitat de construcció del pou.
Durant molts anys, la indústria energètica només ha aplicat la tecnologia de control de pressió durant les operacions de perforació. Weatherford té una visió diferent del control de la pressió. És una solució de millora del rendiment aplicable a nombroses, si no a totes, categories de pous de petroli, inclosos pous horitzontals, pous direccionals, pous de desenvolupament, pous multilaterals i molt més. En redefinir els objectius que pot assolir el control de pressió al pou, com ara la cimentació, l'execució de la carcassa i altres operacions, tots es beneficien d'un pou estable, evitant el col·lapse del pou i els danys a la formació alhora que augmenta l'eficiència.
Per exemple, el control de la pressió durant la cimentació permet a les empreses operatives abordar de manera més proactiva els esdeveniments de fons de pou, com ara l'afluència i les pèrdues, millorant així l'aïllament zonal. La cimentació controlada per pressió és especialment eficaç en pous amb finestres de perforació estretes, formacions febles o marges mínims. L'aplicació d'eines i tecnologia de control de pressió durant les operacions de finalització permet un control fàcil de la pressió durant la instal·lació d'eines de finalització, millorant l'eficiència operativa i reduint els riscos.
Millor control de pressió dins de finestres operatives segures i aplicable a tots els pous i operacions. Amb l'aparició contínua de solucions Modus i sistemes de control de pressió adaptats a diferents aplicacions, ara és possible el control de la pressió en més pous de petroli. Les solucions de Weatherford poden proporcionar un control integral de la pressió, reduir els accidents, millorar la qualitat del pou, augmentar l'estabilitat del pou i millorar la producció.
Hora de publicació: 20-mar-2024