Система сигналопровідних бурильних труб забезпечує передачу даних у режимі реального часу і надсилає постійну інформацію особам, що приймають рішення під час буріння та СПО. Дослідження Північного моря демонструють, як поєднання декількох свердловинних технологій покращило ефективність буріння та запобігло різним проблемам.
Матс Андерсен, Санна Зайнуне, Ейрік Вандвік, NOV
Компанії постійно стикаються із завданням буріння свердловин безпечнішим, швидшим способом з оптимізованим розміщенням свердловин. Використання комбінації технологій, таких як мережа сигналопровідних бурильних труб (WDP) від Intel NOVI, системи вимірювання (ASM/ EMS) та застосування свердловинного термозонду для передачі даних під час СПО (DWT), допомагає боротися з цією проблемою шляхом отримання раніше недоступних даних у режимі реального часу як під час буріння, так і під час СПО. Ця комбінована технологія також виключає історичну необхідність здійснювати операції закачування/відкачування для збору високоякісних даних у режимі реального часу під час СПО.
Сигналоподібні бурильні труби (WDP) та додаткові інструменти M/D Totco були розгорнуті на декількох бурових установках, що сприяло оптимізації процесів буріння свердловин та допомогло уникнути критичних ситуацій, які могли призвести до ліквідації свердловин. Дані вимірювань забезпечили операторам краще розуміння свердловинних умов, що призвело до оптимізації методів буріння та збільшення швидкості буріння.
Автори описують технологію WDP та спосіб візуалізації даних на поверхні. Крім того, буде представлено декілька тематичних досліджень, які документують поступову зміну продуктивності буріння для різних проектів розробки родовищ та те, як оператори керували стабільністю стовбура свердловини та розкриттям пласта в режимі реального часу.
ТЕХНОЛОГІЯ WDP
Сигналопровідні бурові труби. Зв'язок між поверхнею і КНБК зазвичай встановлюється за допомогою гідроімпульсної телеметрії (MPT), яка використовує мінімальний дебіт та внутрішньосвердловинний клапан, що систематично відкривається та закривається. Ці рухи генерують імпульси тиску, які зчитуються і декодуються на поверхні. На якість сигналу MPT впливають дебіт, глибина свердловини, параметри рідини та багато іншого. Пропускна здатність, як правило, обмежена 5-40 біт на секунду (б/сек).
Мережа WDP забезпечує високошвидкісну телеметрію (HST) зі швидкістю до 57 600 (б/сек), Мал. 1. Система являє собою лінійну мережу, що складається з інтерфейсної підсистеми, яка встановлює двонаправлені комунікації з інструментами вимірювання/ реєстрації під час буріння (M/LWD). Всі бурові компоненти, такі як бурильна труба, трубчаті елементи, яси та прискорювачі, повинні бути закріплені для встановлення зв'язку зі свердловинним обладнанням. Ретранслятори встановлюються приблизно через кожні 300-400 м вздовж бурильної колони, щоб посилити сигнал на всій поверхні. Наприкінці встановлюються модифіковані компоненти верхнього приводу з кабельною обв’язкою, які служать інтерфейсом між поверхневою системою збору даних та буровим інструментом. Зрештою, поверхнева мережа та комп’ютерні системи збирають та розподіляють свердловинні дані.
Засоби оптимізації також доступні в системі WDP. Вони можуть мати трубну конструкцію, яка потім повинна бути включена в бурильну трубу (DP) або важку бурову трубу (HWDP), Мал. 2. Вони також можуть мати муфтову конструкцію, і в цьому випадку вони, як правило, розміщуються над інтерфейсом КНБК. Інструменти ASM містять високочастотний пакет датчиків, що дозволяє збирати інформацію про затрубні та внутрішні тиски, температуру, обертання та тримірні вимірювання вібрації вздовж бурильної колони. Декілька інструментів ASM можуть бути включені в бурильну колону на додаток до або для заміни ретрансляторів. Інструмент муфтової вимірювальної системи (EMS) містить аналогічний пакет приладів, як і ASM, але з наявністю крутного моменту в свердловині, ваги на долото (WOB) та датчиків моментів згинання.
Пристрій для роботи з даними під час СПО. Впровадження пристрою DWT довело важливість встановлення сигналопровідної бурової труби (включення освіщення на свердловині), а також постійного контакту зі свердловинною мережею під час СПО (забезпечення освіщення на свердловині). Донедавна система WDP вимагала, щоб бурильна колона була підключена до верхнього приводу, щоб мати зв'язок із свердловинними інструментами. Крім того, вимагалося проведення ручних поверхневих випробувань під час спуску в свердловину (RIH) для перевірки безперервності сигналу.
Пристрій DWT - це дистанційно керований висувний кронштейн, встановлений на верхньому приводі, що забезпечує підключення до системи WDP. Це значно скорочує час, витрачений на тестування системи, одночасно збільшуючи частоту тестування і позбавляючи потреби у персоналі в червоній зоні, тим самим зменшуючи ризик виникнення небезпечної ситуації. Пристрій DWT надає можливість збирати інформацію з WDP під час СПО, не витрачаючи час на підключення до верхнього приводу.
ВІЗУАЛІЗАЦІЯ ДАНИХ
Обсяг даних значно збільшується із застосуванням інструментів WDP та ASM/EMS. Дуже важливо, щоб візуалізація була адаптована для швидкої та простої інтерпретації, щоб оператори могли швидко приймати рішення про відповідні функціональні зміни. Відділи підтримки виробництва, як на буровому майданчику, так і в офісі, можуть переглядати дані, що містяться в електронному реєстрі бурових операцій (EDR), а потім розподіляються серед користувачів у режимі реального часу. Деякі оператори зробили доступними конкретні шаблони WDP для всієї компанії, інтегрувавши всі додаткові сигнали, що надаються свердловинними інструментами, у поточну візуалізацію користувача.
Крім того, дані відображаються у програмі перегляду еквівалентної щільності рідини (EFD), щоб мати змогу інтерпретувати дані, отримані вздовж колони.Теплова карта щільності рідини побудована шляхом інтерполяції показань еквівалентної щільності бурового розчину (EMW) між датчиками свердловини. Ця технологія успішно використовується для контролю за очищенням свердловини по всьому стволу свердловини.
З метою візуалізації нового набору даних технологія EFD стала цінним інструментом для контролю затрубного тиску під час СПО. Отримуючи дані в режимі реального часу від ASM, оператори змогли оцінити вплив потоку та комерційну швидкість. Мал. 5 демонструє фіксацію даних, що передаються через верхній привід під час СПО із застосуванням потоку та без нього. Інтервал відтоку характеризується регулярним падінням тиску у вигляді холодних кольорів, оперативно інформуючи операторів про швидкість СПО у відкритих пластах.
Проведення вимірювань вздовж колони, в поєднанні з DWT, дозволило операторам отримати доступ до свердловинних даних, які раніше ніколи не переглядалися в режимі реального часу, отримуючи достовірну інформацію про режим свердловинного тиску. Отримання доступу до цієї інформації дало операторам можливість приймати якісні рішення з метою ефективного розбурювання поточних та проектування майбутніх свердловин.
Навіщо використовувати сигналопровідну бурильну трубу? Однією з найдорожчих операцій при розробці родовища є буріння. Тому оператору надзвичайно важливо визначити шляхи зменшення часу та витрат на буріння, а також запобігти простоям. Було встановлено, що використання технології WDP може допомогти зменшити витрати кількома способами. Технологія WDP допомагає підвищити експлуатаційну ефективність, уникнути проблем, пов’язаних з бурінням, та забезпечує краще розміщення свердловин. Багато операторів продовжують використовувати технологію WDP для автоматизації буріння, оскільки вона забезпечує високочастотні вимірювання з низьким значенням затримки.
Технологія останнього покоління WDP використовувалась на кількох різних бурових установках у Північному морі між 2016 та 2020 роками. Пробурено понад 120 свердловин та приблизно 220 000 м, і цей показник продовжує зростати. Система була розгорнута на декількох різних типах свердловин, розвідувальних та експлуатаційних, вертикальних та похило-скерованих/горизонтальних. Паралельно на береговій зоні в США пробурено ще 80 свердловин за тією ж технологією.
В процесі вивчення цих проектів ми спостерігали свердловини загальною глибиною від декількох сотень метрів до приблизно 7500 м. Загалом, з 2015 року системою WDP було пробурено 516 693 м в 210 свердловинах із загальним часом безперебійної роботи 92,5% (фактичні години проти можливих годин).
КОНКРЕТНІ ПРИКЛАДИ
Розробка родовищ Північного моря. Механічна швидкість проходки (ROP) значно зросла під час другого етапу впровадження оператором технологій HST та ASM. При використанні лише технології MPT на першому етапі бурової кампанії ROP була обмежена для отримання надійних каротажних даних. Технологія WDP дозволила збільшити обсяг отримання свердловинних даних та забезпечити майже миттєву передачу даних у режимі реального часу. Це дозволило оператору підвищити ліміт ROP в середньому на 114%, одночасно отримуючи високоякісні дані у режимі реального часу. Крім того, інструменти ASM дали можливість постійно оцінювати стан свердловин.
Інструменти ASM забезпечували показники затрубного тиску в режимі реального часу та візуалізацію розподілу ECD вздовж бурильної колони. Це було зроблено для визначення точки, в якій свердловина знаходилася в достатньо хорошому стані для проведення СПО та обсадних робіт. Рішення про скорочення часу промивання свердловини було прийнято, базуючись на свердловинних даних, а не на стандартних моделях промивання свердловин.
Свердловина залишається не обсадженою на протязі часу між бурінням нового пласта до установки обсадної колони/хвостовика. Якщо свердловина залишається не обсадженою на протязі короткого проміжку часу, це означає не лише високу швидкість проходки, але також демонструє, що свердловина була у достатньо хорошому стані, щоб забезпечити успішний подальший спуск обсадної колони та хвостовика.
Буріння в Північному морі. Система WDP була впроваджена при розробці родовища на норвезькому континентальному шельфі (NCS). Планується використання напівпогружної бурової установки для буріння та добудови 24 свердловин (+8 в планах). Удосконалені засоби LWD генерують великі обсяги даних, які передаються на поверхню для моніторингу та інтерпретації. Ці дані використовуються для прийняття рішень про розміщення свердловин та глибину ділянки, особливо в зонах колектору. Навіть із сучасними алгоритмами стиснення даних інформація, що генерується такими інструментами, зазвичай перевищує частотний діапазон традиційних MPT приладів. Зазвичай компромісом стає обмеження швидкості проходки для прийняття обґрунтованих рішень на основі даних LWD. Технологія WDP значно менше обмежена вимогами до каротажу пластів, ніж технологія MPT, тим самим дозволяючи збільшити швидкість проходки.
Під час буріння з використанням технології MPT гранична швидкість проходки становила 25 м/год. Дві зони колектору були спроектовані та пробурені за допомогою сигналопровідних труб, а потім граничну швидкість буріння було відрегульовано до 60 м/год. Оцінка загального часу видобутку, збереженого за рахунок збільшення швидкості проходки, становила 40 годин для цих двох свердловин.
Збільшення швидкості проходки під час скерованого буріння на норвезькому континентальному шельфі. Система WDP була використана для буріння декількох пластових ділянок у Північному морі, а також надання послуг скерованого буріння постачальником бурових послуг для британської багатонаціональної нафтогазової компанії. Система WDP забезпечила майже миттєвий двонаправлений зв'язок з КНБК. При використанні технології MPT під час цієї бурової кампанії швидкість проходки була обмежена до 30 м/год для отримання достовірних даних. Крім того, інструменти ASM дали можливість забезпечити очищення свердловини під час буріння.
Використання технології WDP не лише дозволило оператору бурити свердловини безпечніше та швидше, але також дозволило збільшити швидкість проходки на 87,2%. Під час бурової кампанії було пробурено 9 854 м без обмеження механічної швидкості проходки. За шість СПО було зекономлено 6,48 днів. Врешті-решт було підраховано, що швидкість проходки з використанням технології MPT становила 23,83 м/год, а з використанням технології WDP - 44,62 м/год.
Переваги використання повноцінної системи WDP. Впровадження нових якісних даних стало одним із основних факторів розвитку буріння за останні десятиліття. Отримання та інтерпретація цінної свердловинної інформації в режимі реального часу дозволили операторам приймати найважливіші рішення під час буріння, покращуючи динаміку буріння та розміщення свердловин. Наразі використання технології WDP дозволяє отримувати більше даних, ніж будь-коли раніше, а в поєднанні з пристроями ASM та DWT, дозволяє надсилати постійну інформацію особам, що приймають рішення, під час буріння та СПО.
Успішне застосування технології WDP залежить від наступного: збору свердловинних даних, передачі даних у режимі реального часі на поверхню та візуалізації даних для швидкої інтерпретації та прийняття рішення про операційні зміни. Представлені випадки демонструють, як цей процес покращив ефективність буріння та дозволив уникнути проблем, пов’язаних із бурінням. Активне використання додаткових даних є ключовим фактором отримання переваг від застосування технології WDP. Крім того, переваги від використання додаткових даних можна отримати лише тоді, коли рішення приймаються під час операцій. Отже, дані, отримані з використанням технології WDP, потрібно передавати особам, що приймають рішення, у режимі реального часу.
У міру розширення інфраструктури WDP очікуються додаткові переваги при виконанні свердловинних операцій, наприклад, використання телеметрії для кращого розміщення свердловин. Автори вважають, що застосування технології WDP з часом зебезпечить більше переваг завдяки новим методам та інструментам, які вимагають вдосконаленої телеметрії.
https://www.worldoil.com/magazine/2021/march-2021/special-focus/capturing-real-time-data-during-drilling-and-tripping-operations-improves-efficiency-and-well-placement
