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钻井技术最新进展

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2018/7/12     浏览次数:    

  控压钻井技术:未来钻井首选方法

  随着钻井行业应对井场遇到的各种挑战,用来处理井场难题的一种新方法便产生了,即控压钻井技术(MPD)。该技术利用自适应钻井工艺,在钻探管和内齿环处形成一个闭合环路,已成为当前具有钻探复杂挑战井的一个大转折。控压钻井技术利用智能控制监测仪器在早期阶段可以检测注入量或失水量,且集成节流管汇所具有的自动化性能能够准确地测量和控制井流体流入量或流出量。
  该技术首次在亚太地区海上应用,它有助于攻克与碳酸盐断裂相关的钻井难题。近五年来,由于它适用于当今的钻井挑战,其优点已经得到了认可,并且被迅速采用。控压钻井技术能自动检测和控制流入或流出量的功能使得该技术已成为一个游戏规则的改变者,从而降低风险发生概率,这正是由于该技术为处理钻井问题提供了一种主动方法。
  控压钻井技术对许多地层面临钻井挑战的地区如西非和巴西,都是一种支持技术。目前威德福公司和运营商合作在这些地区采用控压钻井技术进行作业,以提高作业安全且降低风险及相关的钻井成本。该技术给特立尼达拉岛海上油井带来了极大的好处。在这里,作业者遇到了井漏和井眼稳定性的问题。利用控压钻井技术,威德福公司系统能够帮助作业者成功地钻井和完井,减少近50%的非生产性时间(NPT)。
  控压钻井技术(MPD)已经从一个仅限于极端环境的应用系统发展成为用于多种钻井环境的首选方法。该技术可以将风险降到最小,减少起下钻次数,降低非生产性时间(NPT),优化当量泥浆密度。
  控压钻井技术(MPD)及其优势在今天的钻井设计中相当普遍,以至于作业者开始要求其持久地安装于深水钻井船上。例如,鉴于控压钻井技术在西非海上深水盐下地层方面的经验,去年某运营商指定在建的钻探船应配备有全自动化控压钻井技术(MPD)设备。随后许多运营商也开始效法。随着3,050米(10,000英尺)水深已经变成常规;复杂的地质环境如含盐油区地层、碎石区、裂缝性碳酸盐岩储层以及窄密度钻井窗口变得更加普遍;超高温高压、孔隙压力和压裂梯度问题也已变成惯例,因此,控压钻井技术(MPD)将成为未来钻井作业的首选方法。
  旋转导向系统助力快速钻井
  1997年,有效旋转导向系统(RSS)引入定向井,为钻井带来了质的巨变。现在定向钻井能够更平稳、更快速地钻探,源于AutoTrak旋转导向闭环钻井系统(RCLS)的技术进步。该技术的初步应用是针对于高成本的海上钻井。旋转导向系统的应用在提高性能,改善成孔质量,改变钻井设计等方面具有巨大价值。
  非常规油气藏水平井钻井技术的关注为改进钻井技术创建了新的道路。非常规油气藏的开发需要泄露出尽可能多的油气藏,以断裂地层并释放油气。这些水平井可能有租赁边界限制,因此为了最大程度地得到水平暴露,钻井必须使用一个小半径曲线。许多非常规油气藏造斜率(BUR)应用范围是每30米(100英尺)10度到15度。以前的旋转导向系统(RSS)具备的BUR性能,通常为每30米6度。贝克休斯认识到需要一种具有更高造斜率的旋转导向系统,甚至要超过作业者在常规定向应用的系统。
  作为一种高造斜率系统,AutoTrakCurve旋转导向系统在2012年被投放市场。其中钻头是一个重要组成部分,可实现定性目标,提供好的成孔质量以及优化ROP。钻头的关键设计参数与AutoTrak运行参数匹配可以实现最佳定向响应和性能。贝克休斯的聚晶金刚石复合片钻头在提高钻具系统的造斜率性能的同时能保持极好的钻孔质量。此外,AutoTrak Curve旋转导向系统采用贝克休斯顶级或超顶级发动机也能够提高钻井性能。
  井台批量钻井提高钻井效率
  井台批量钻井不是一个新概念,近年来它一直应用于北极环境中,将钻井作业对冻原地区敏感的影响降低到最小程度。
  但是它在非常规钻井的意义是革命性的。这些非常规资源地区需要大量井,使储层接触和生产达到最大化。行走式钻机和井台批量钻井能够使页岩作业者通过钻探单一井台的多口井来提高钻井效率。
  在井台批量钻井出现之前,把钻机从一个井场移动到下一个井场需要将其拆卸、运输以及在新井场进行重新装配。“目前一个钻井台可以有5——10口井,它们在不同方向打水平井,”美国能源信息局表示,“一但一口井被钻探,整个建造平台使用液压行走式或滑移系统就能被举升和移动到下一个井位。”行走式钻机和滑移钻机是钻井最大的创新之一。除了提高钻井效率,它们能够迅速在受限空间内进行钻井。最新的钻机设计使得它们能够在多个方向下移动。在使用Patterson UTI APEX行走式钻机时,该钻机可以随井架中排立的钻杆进行圆周运动,这为打破布井位置约束提供了很好的灵活性。
  钻井液更新升级
  随着新的化学制剂被测试,钻井液也在进行着更新升级。用于非常规油气藏的水基泥浆(WBMs)的快速发展就是一个主要的变化。水基泥浆并不是这些油气藏的最佳选择,因为储层内往往有粘土含量,当这些粘土与水接触时会发生膨胀,这时在油藏描述方面提供帮助的随钻测井LWD成像工具采用油基泥浆是无用的。
  Newpark最近推出了水基泥浆(WBMs)研究系统,其不仅解决了粘土形成问题,而且也解决了高温高压环境及深水井问题。该系统通过减少岩屑和处理要求将对环境的影响减至最小,同时它还提高了钻速和降低钻井时间及成本。
  自动化最适于钻井领域
  当今“自动化”一词在石油天然气行业涵盖的各个方面仍是一个热门话题。它可能最适合于钻井领域,在该领域中,诸如钻杆排放这类服务可以轻松地分配给一个智能系统,安全性改进也可以快速有效地实现。但是,一但“铁钻工”和其它方面的改进到位的话,下一步又会是什么呢?
  这个问题是行业旨在开发钻井系统自动化发展蓝图,这与钻井承包商国际协会和石油工程协会(SPE)有很大的关系。第一个目的在于为未来出现的自动化钻井系统涵盖的钻井和完井的各个方面提供指导。第二个目的是告知非油气行业专业人士,这是支持这类技术发展所带来的机遇。
  其技术缺口包括:系统架构,它可以提供复杂系统中实现自动化的架构,并且还考虑到了井状态、钻井及完井状态、自动化状态以及其它的情况如天气等的态势感知能力;通讯系统,它包括协议标准和连接性,其未来将由物联网决定;仪表和测量系统,其为全自动化系统提供了必要的输入;钻机及设备,其将能实现真正的“工厂钻井”;控制系统,其将对自动钻井过程调整参数有更多的了解,且能提供人机交互的合适能力;模拟系统和建模,其准确的模拟可对机器发号指令;人机综合,指的是井场工作人员的角色转变;认证和标准,确定哪些行业标准最适用于自动化过程。
  该技术的愿景是使得钻井设计更新成为一种互操作性体系,其可在适当的位置钻探准确的井,根据钻井设计安装套管、封隔系统和对井中发生的变化进行实时远程操作。
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