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斯伦贝谢2015年钻井新技术汇总

2016-03-22浏览次数:3179   来源:石油机械网
  【石油机械网
 

一、斯伦贝谢推出ICE超高温钻井服务

 

       ICE超高温钻井服务能够在200℃(392℉)下正常工作,该服务最大限度的提升了设备的作业能力,同时该设备无需特殊的操作程序,便能准确,高效地达到超高温油藏的目标层。

       这是第一个为在200℃温度下工作而特别设计的完整井底钻具组合,主要由以下几个部分组成:动力驱 ICE*超高温旋转导向钻井系统、嵌入式 ICE*超高温随钻测井工具(TeleScope ICE*ultraHTMWD services)以及专门为极端井下条件设计的加固超高温级陶瓷电子仪器(该电子仪器已申请专利)。ICE超高温钻井服务是建立在30年的钻井技术创新基础之上,使得在超高温井中使用先进的钻井和测井技术成为现实。

在极端井下条件下的耐久性

       在超过200℃的温度下测试2000小时后,依然能正常运行。

      为了使动力驱旋转导向系统和嵌入式随钻测井工具的优势适用于超高温油藏,斯伦贝谢彻底革新了使用在现代电子仪器中的陶瓷元件的制造工艺。实验测试结果是:安装在陶瓷基底上并密封在惰性气体中的多芯片组件,完全可以满足井下的恶劣的工作条件。

      非高温级电子板在188℃(370℉)的环境下暴露约6小时后便发生损坏。然而,超高温级多芯片组件在经过2000小时的215℃(419℉)的测试后,依然有正常的工作性能。

嵌入式ICE超高温随钻测井服务

应用:
       可以实现在超高温油藏中的实时井位部署和钻井优化。

效益:
l 使正常温度操作窗口扩展到200℃;
l 以精确的实时数据优化井眼轨迹和获取准确的实时数据;
l 以实时钻井动态减小风险;
l 缩短建井时间和成本;
l 在获得高密度数据的同时,最大限度地提高机械钻速;
l 在不循环泵的静态模式下测量。

特点:
l 超高温电子仪器专利;
l 实现以下参数的高密度数据传输;
  • 连续和静态测量
  • 井内和环空压力
  • 方位伽马射线
  •  
  • 冲击和振动
l 兼容动力驱 ICE 旋转导向钻井系统和其他所有斯伦贝谢井底钻具组合组件。

      嵌入式 ICE随钻测井工具使得在高温及超高温油藏中,对实时钻井优化和井位十分关键的测量和地层评价数据的高速传输得以实现。

精准定位超高温井:
      嵌入式 ICE工具可以使设备在超高温井中准确进行地质导向并减轻钻井风险。这项服务使可用信息的数量最大化并通过实时优化井眼轨迹来高效地达到目标生产层。

减少额外的井底钻具组合和陀螺仪游程:
       当开发高温和超高温油藏时,接收实时测量数据的能力是通过减少额外的井底钻具组合和陀螺仪游程,来减少建井时间和成本。

动力驱 ICE超高温旋转导向钻井系统
      动力驱 ICE旋转导向钻井系统在200℃下能够实现长时间的正常工作,可以使旋转导向钻井系统更好的适用于超高温的油藏。同时设计了超高温级的电子仪器,从而保证动力驱 ICE旋转导向钻井系统在极端井底条件下的可靠、连续的性能。

通过减少额外的特殊操作程序来最大限度地提高性能
       动力驱 ICE旋转导向钻井系统使得在极端温度油藏中的标准钻井作业能够顺利的进行。通过消除限制性能的操作(比如控制钻井参数和附加离井底循环,充分旋转的旋转导向钻井系统)帮助油田最大限度地提高机械钻速。

精准地钻至目标油藏
       配备了方位伽玛射线的动力驱 ICE旋转导向钻井系统提供了精确的方向控制和自动转向功能。

应用:
l 三维复杂井的超高温钻井;
l 钻井性能优化;
l 大位移钻井;
l 精确井位部署。

效益:
l 使正常操作窗口扩展到200℃;
l 通过避免起下钻来减少成本;
l 消除多余的井底之外的循环以确保钻具的完整。

特点:
l 超高温电子仪器专利;
l 创新的金属-金属封接的衬垫驱动设计;
l 多轴连续倾角和方位角测量;
l 自动保持倾角和方位角的能力;
l 兼容嵌入式 ICE服务和其他所有斯伦贝谢井底钻具组合组件。

      此技术已在墨西哥湾、墨西哥、马来西亚和泰国湾完成现场测试。

     案例分析:派墨斯使用超高温旋转导向系统改善井眼轨迹并节省了9天的作业时间。

      派墨斯(墨西哥国家石油公司)使用动力驱 ICE旋转导向钻井系统,将机械钻速提高了16%,节省了9个作业天数和1.35百万美元。

恢复钻井轨迹以钻至目的层
       派墨斯(PEMEX)在墨西哥海上高温地层钻81/2英寸井径的三维生产井,并预计将遇到超过165℃(329℉)的静态温度,和高达15,000 psi的压力。由于市场上没有额定温度超过175℃(347℉)的旋转导向钻井系统,派墨斯选择了满眼底部钻具组合。众所周知,偏离轨道的可能性是使用满眼底部钻具组合的一个风险,但派墨斯认为与温度相关的工具故障是一个更大的风险。

       在钻进过程中,底部钻具组合钻遇了研磨性极强的地层,并偏离了轨迹。由于缺乏精确的方向控制,而且无法达到预期的目标,派墨斯将底部钻具组合从井眼中起出。为了将井底钻到设计的总井深,派墨斯需要一个能够恢复切线段并抵抗地层高温的钻井工具。

      使用可现场测试的动力驱 ICE超高温旋转导向钻井系统来纠正三维井眼轨迹。
在钻81/2英寸井径时,进行了动力驱 ICE*超高温旋转导向钻井系统的现场测试,证明了该工具在这一区域的可行性。斯伦贝谢公司建议使用超高温旋转导向钻井系统来校正井眼轨迹并将井底钻进至总井深。

       额定温度为200℃(392℉)的动力驱 ICE超高温旋转导向钻井系统,是专为改善高温井的可靠性而特别设计的。在钻井时,所有市场销售的旋转导向钻井系统的操作窗口都被其电子电路板的塑料部件所限制。在高温条件下,这些部件开始变形,融化,并在达到180℃(356℉)时导致井下故障。配备有为井下使用而加固的超高温级多芯片组件和金属-金属封接的偏置单元的动力驱 ICE旋转导向钻井系统为高温和超高温环境提供了精确的方向控制。

恢复了8½英寸井径并节省了PEMEX 9天的钻井时间
       派墨斯使用超高温旋转导向钻井系统来将井筒的方位角从77º改善到57º。该旋转导向钻井系统将井筒从6,160米(20,210英尺)测深,钻至测深为6340米(20800英尺)的井段处,并且遇到了163℃(325℉)的缓流温度和173℃(343℉)的静态温度。最大压力为16,000psi。

       动力驱 ICE旋转导向钻井系统在恶劣条件下运行得十分可靠,并将机械钻速提高了16%,为派墨斯公司节省了9天的作业时间,减少了1.35百万美元的成本。旋转导向钻井系统的平均机械钻速能达到3.84m/h(12.59英尺/小时),创造了该油田的记录。在此之前,该油田使用常规电机来钻进8½英寸井径的最高平均机械钻速是3.30m/h(10.82英尺/小时)。派墨斯计划将超高温旋转导向钻井系统用于这三个未来海上高温井。

       案例分析:泰国国家石油公司(PTTEP)减少了井底钻具组合的起下钻和陀螺仪游程,在泰国204℃海上油井上节省了12小时的钻井时间通过减少井底钻具组合的起下钻和陀螺仪游程,泰国国家石油公司节省了12小时的钻井时间并减少了167,000美元的操作成本。

找到更多开发超高温井的有效方式
       泰国石油勘探和生产有限公司每年需要钻50多口静态油藏温度大于200℃的气井。这些超高温井位于泰国湾的浅水域,而且都是典型的斜井。该油田开发超高温井所建立的方法包含持续钻进直到循环温度到达175℃(347℉),以及起钻移除测量技术设备来保护电子组件。根据陀螺仪来确定井筒的位置,而井段的剩余部分是通过盲钻达到总井深的。

       当设计Arthit油田超高温油井的61/8英寸井径时,PTTEP开始搜寻开发它超高温油井的更有效的方法。

通过超高温随钻测井服务来获取实时井下测量数据
       斯伦贝谢公司建议使用嵌入式 ICE超高温随钻测井服务,一个为在恶劣钻井条件下获取实时井下测量数据而设计的高速遥测服务。嵌入式 ICE服务使用了一个在极端温度下加固的超高温级电子仪器(该设备已申请专利),它通常在200℃下工作。这一性能使得实时井位部署成为现实,并会减少井底钻具组合起下钻和陀螺仪游程,这些优势的性能正是泰国国家石油公司的工作环境所需要的。

一次性将井钻至总井深,省去了两次起下钻,节省了167,000美元
       在它首次现场试验中,嵌入式 ICE服务在200℃的油藏温度和186℃的循环温度下运行得效果非常可靠。尽管这些钻井条件恶劣,泰国国家石油公司仍获取了实时井下测量数据,经一次性将井钻至总井深。通过减少了井底钻具组合起下钻和陀螺仪游程,泰国国家石油公司节省了12小时的钻井时间和167,000美元的操作成本。

 

 

二、斯伦贝谢推出新型流体岩屑分离器

       斯伦贝谢公司推出了新型流体岩屑分离器——SCREEN PULSE分离器。该设备能够提供最佳效率,降低全井钻井成本;且能被轻易地安置在新的或者是现存的振动筛上,气压系统能输送高达30桶/天的循环流体,并且平均钻屑废物减低20%。

       无论是陆地钻井,浅水钻井还是深水钻井,我们总是在寻求方法来优化固相控制程序,从而降低钻井总成本。将振动筛技术和轻质复合材料滤网结合起来,新型跳动滤网分离器最大限度地将钻井流体和固相岩屑相分离。这种设备减少了废物处理,降低了全井的操作费用。

      SCREEN PULSE分离器是经过改装的,装配的全气压系统能同时操纵四台振动筛。一个碳纤维盘装配有空气阀机构,当钻屑经过分离器的出料端时,该机构提供脉冲气动力将钻井液与钻屑分离。

       这种新型分离器在中东,南美,美国,包括俄克拉荷马州,德克萨斯州,路易斯安那州经过了现场测试,证明这种设备在这些盆地中都能显著减少浪费,增加钻井液的回收率。

高效的设计与操作
       SCREEN PULSE系统由一个自动的气动控制盘控制,能同时操纵三台振动筛,这个系统运用轻质盘,嵌入式安装在振动筛底盘最后一层滤网的下部;空气阀机构安装在地盘上,产生吸水力,当钻屑经过分离器的出料端时,该机构提供脉冲气动力将钻井液与钻屑分离。

振荡器的最终性
能将SCREEN PULSE流体和钻屑分离器与SCREEN PULSE振动筛和DURAFLO复合滤网相结合,得到振荡器的最终性能。除了能够提高钻井液的回收率,SCREEN PULSE系统也能从振荡器中产生干燥的钻屑。这能减少废物处理费用,最大限度减小吊车或重型设备的移动。

最优回收率
       SCREEN PULSE流体和钻屑分离器是M-I SWACO的升级版,与其他获得专利的振荡器技术和高性能轻质复合材料滤网相结合,优化传输效率,提高井场安全,降低钻井过程费用。目前应用在MONGOOSE PRO 和 MEERKAT振动筛中,这项技术会很快在更多型号的振动筛中得以应用。
 

 

三、斯伦贝谢子公司KUDU推出无杆螺杆泵PCPTM

    KUDU公司推出螺杆泵和潜油电机的完美结合—无杆螺杆泵(Rodless PCP™)用于人工举升。它可以用在任何使用螺杆泵的井,包括适合使用螺杆泵的大狗腿严重度的井,对抽油杆或者油管磨损有限制的井,出蜡严重的井,海上稠油井。
最典型的螺杆泵失效是抽油杆或者油管磨损。磨损的严重度受多种因素的影响,例如狗腿严重度、产水量、产砂量等。斜井和水平井的磨损尤其严重。KUDU Rodless PCP产品由于无杆,消除了潜在的杆件失效,使得整个系统的故障率降低了30~50%。这一技术也允许在大狗腿度和水平段安装泵。


图 设备图
 
 
无杆螺杆泵部件
       低速井下永磁马达驱动和螺杆泵结合能够在传统螺杆泵使用受限的条件下使用,而不受井斜的影响。KUDU Rodless PCP的每一个部件的选择都是基于具体井的状况和用户的操作参数。所有其他系统部件的选择依赖于具体的螺杆泵和马达。


表 参数表
KUDU Rodless PCP详细参数  
产量,桶/天[m³/天] 12-1900[2-300]
最大工作垂深,英尺[米] 6500[200]
最高井下温度,ºF[℃] 300[150]
操作速度范围,转/分钟 50-500
最大功率,hp[kW] 60[45]
电源供应要求,V[Hz] 三相电380-480[50-60]
最大泵轴向载荷,lbs[kg] 13200[6000]
最大套管尺寸,in[mm]  
5.5[139.7]
 
永磁电机技术
       永磁电机井下驱动技术被证明是一项可行的技术,已经在常规的电潜泵中使用多年,在螺杆泵中也有应用。永磁电机马达具有以下优势:
l 转子的功率损失较小,所以效率较高
l 电机较短,提高了功率密度
l 专为永磁电机设计的变频驱动,提高了电机的动态性能

      KUDU Rodless PCP采用低速永磁电机马达,在整个螺杆泵限速区提供固定的扭矩,在50~500转/分钟范围内变化。这种系统灵活性能够很容易的根据油井产量变化的较宽范围内进行调整,而不必更换泵。下部组合能够在温度高达300degF时高效工作,同时还有耐腐蚀的涂层保护。

KUDU RODLESS PCP 井下监视系统
       KUDU Rodless PCP采用井下遥测技术,防止泵抽空,监测井下设备性能,并且能优化井的产量。这一系统包括多传感器的井下测量组件和一套数字化的监视系统。井下传感器连接到永磁电机马达的底部,地面接口盒安装到控制面板内部。

 

图 设备图
 
KUDU Rodless PCP 井下组合
特殊的控制面板
       KUDU Rodless PCP 使用一个特殊设计的控制面板,与井下马达作为一个单元共同工作,省去了昂贵的升压变压器。控制面板有一个内置的NEM4外壳,提供了很多关键特性,包括:
l 动态倒转刹车
l 多速控制器
l 数据记录与存储
l 可编程的数字化和模拟输入输出
l 远程通信选项
l 数据管理软件
 
四、斯伦贝谢公司向市场发布了实时选择性射孔和激活系统
      作为连续油管市场的领导者斯伦贝谢公司近期发布了其最新研发的产品—   ACTive  OptiFIRE连续油管(CT)实时选择性射孔和激活系统。该装置可以使操作者在射孔作业的同时运用连续油管(CT)光学纤维进行实时的遥感勘测。该新近研发产品的一大特点是,选择性射孔作业可以在不同的井筒深度进行重复。这样一来,通过射孔枪每一次点火作业和静水压力控制的明确显示,可以节约作业时间和作业成本。

     一般而言,当在不需要连续起下(油管)作业或者使用连续油管测井头在连续油管上部署射孔弹时,操作人员是没有办法将不相邻的储层进行多次射孔的。在井深相关的影响参数和选择性激活和确认作业方面,可利用光学纤维实时遥感勘测,这使得ACTive OptiFIRE系统能够促进操作人员更高效地操作。从而消除了需要泵送流体来引爆(射孔弹)的弊端,这从整体上减少了射孔作业的开支费用,并且为客户缩短了烃类流体从(开采)矿场向消费市场过渡所需的时间。

      ACTive OptiFIRE进行了大量的实验室测试,这些测试展示了该系统如何在347华氏度条件下成功引爆超过14根模拟雷管。并且该产品也在墨西哥和马来西亚近海和陆地环境下,通过10次复杂条件下的干预测试,进行了矿场试验。

     到2020年,预计全球的连续油管市场的份额将会增长7个百分点(以复合年增长率来计算),其总的销售额将达到44亿美元。北美地区是连续油管市场的“消费”大户,这是由于美国有着接近59%的流动作业公司(active fleet residing)。从收益角度来看,仅2013年,全球连续油管市场接近一半的收益来源于北美地区。随着页岩油气勘探的不断深入,适用于超深地层的连续油管的需求量将会持续增长。
图 设备图
 
 
       在全球连续油管市场中,有三家公司扮演着举足轻重的角色,他们是AnTech公司,斯伦贝谢公司和Cudd Pressure Control公司。随着发展中国家和发达国家对能源需求的进一步增加,以及当前不断增长的勘探和生产成本,该行业的销售额有望进一步增加。由于开发程度较高的油田的石油储量逐步减少,石油生产商们都对连续油管市场寄予厚望。

       由于不断地发现并开发新的油田,中东地区和非洲地区正以全球前所未有的速度发展着。这些地区希望革新性的技术能够出现,以期解决连续油管市场存在的问题。
 
五、斯伦贝谢推出可溶解型 Plug-And-Perf 设备
       斯伦贝谢今天发布Infinity*可溶解型plug-and-perf设备。这款独一无二的解决方案使用了完全可降解的压裂球和座圈,而不是栓塞,从而来在井增产期间隔离层位。

      “运营商不断设法精简plug-and-perf(压裂桥塞射孔作业)作业,而又不损失生产率,”斯伦贝谢完井业务部总裁 Olivier Le Peuch说。“采用这款全新的Infinity设备,压裂球和座圈组合在接触常见的完井液时都可以完全降解。所以,油井就有了全通径通路,并且让客户能够生产更迅速、更高效、成本更低地联机。”

       这款前所未有的全通径、零干预的plug-and-perf设备消除了对磨钻作业的需要,并且不在井筒内落下任何东西,所以不会有栓塞碎片被带至地表,而栓塞碎片在地表可能会干预地面设备。这一技术消除了水平分支长度的限制,进而可以最大化评估油藏接触面和最终采出量;而且,它还大幅降低了与油井干预相关的风险和成本。

        Infinity设备经过了大量的材料科学与实验室验证,并且已经在美国的多个非常规油藏进行了现场测试。在北美的五大油气成藏带中,无数口油井都实现了增产,并且这些增产都不需要任何类型的机械干预。

       位于南德克萨斯州的某位客户在一个七口井的项目中部署了Infinity设备。该项目最开始进行局部井筒完井,经过了前期的成功作业,发展到了全井筒完井。Infinity设备的部署是在极端条件下进行:在长达8,000英尺的分支中,温度高达320°F。在这些井中,超过135级是在没有任何越级、也不需要任何机械干预的情况下完井。
图 Infinity 可溶解型Plug-and-Perf设备
 
 
提高plug-and-perf作业和裸眼井多级增产的效率和成本效益
       Infinity可溶解型Plug-and-Perf设备运用完全可降解的压裂球和座圈,而不是栓塞来在增产期间隔离层位。这款多功能设备适合用于页岩、砂岩、白云石和其他岩相中的固井应用、未加固应用、垂直应用、倾斜应用或水平应用。

使用全通径生产内径 
       Infinity设备以铝材为基础的材料能够在数小时、或数天内实现完全、可预见降解,从而保证激发完全的生产潜力;而且不需要添加剂。此外,全通径通道还增加了后增产评估和日后生产干预的可用选择。

消除机械干预
       没有栓塞就意味着,不需要机械干预来将栓塞磨钻出。而且,对于加固的多级压裂,如果Infinity 设备跟KickStart压力激活型裂片阀一起使用,还可以进一步消除对采用由油管或连续油管传送的射孔枪来进行压裂-刺激plug-and-perf 作业的第一级需求。这样一来,时间和资金开支得以减少。没有机械干预装置接入的偏远地区也可以使用Infinity 设备。

增加油藏接触面
为实现有效磨钻,水平分支的长度受连续油管性能、成本和长度的限制。免除压裂后再连续油管修井,解除对分支井长度的限制,进而最大化油藏接触面和评估的最终采收量。

消除机械干预相关风险
       在衰竭油藏,磨钻碎片的脱除管理非常困难,会增加成本和卡钻的风险。并且,安装和拆卸机械干预设备也存在风险。

更快速上市
       消除磨钻作业就大大地缩短了钻井和生产之间的时间。在多井井组,在井组钻井完成时,第一口井就已经可以回流和生产。从而可以更迅速的实现营收。

通过先进技术提高可靠性
       这种高强度、耐冲击合金比常规合金更强健。它可以经受高达8,000 psi [55 MPa]的压差和350°F [177°C]的高温。此外,在温度低至75°F [24°C]的环境中,它也证实了其良好的性能。

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