数字工业物联网技术提高完井压裂效率、降低操

时间:2020-09-25 10:51 来源:未知 作者:李智鹏 许京国

一项新的数字工业物联网完井技术,使用传感器驱动的软件系统,可在压裂作业期间消除不精确的手动跟踪记录。这种数字完井技术,集成了光缆数据,可在一个显示屏上将来自所有服务提供商的实时数据进行合并,生成一个井口所发生情况的实时追踪操作日志。这项技术提高了压裂效率,降低了操作成本。

今年原油价格的动荡下跌是石油工业历史上最糟糕的一次。虽然西得克萨斯轻质油中间价以每桶60美元徘徊于年初,但沙特和俄罗斯之间激烈的价格战、新冠病毒导致的全球需求崩溃,以及缺乏储存能力导致原油期货价格暴跌300%,降至4月中旬每桶37.63美元的新低。虽然价格自那时以来有所恢复,部分原因是沙滩和俄罗斯之间的协议加上中国需求的增长,但价格仍然太低,不足以激励全球的钻井活动。新冠病毒大流行以及未来需求的不确定性,加上全球的高库存和备用生产能力,使西得克萨斯轻质油年内剩余时间的预测价格仍可能徘徊在每桶40美元上下。   

这种情况导致了美国和二叠纪盆地的钻井活动急剧减少。曾是美国页岩油行业的宠儿,过去12年里石油产量增长居世界领先地位,但在目前,开发二叠纪的石油公司正试图大幅降低利润率。大多数人都削减了资本支出,减少了业务。那些仍在生产的人正在寻求以任何可能的方式提高效率。随着西得克萨斯轻质油徘徊在每桶30美元的高位,大多数从事二叠纪开发的公司只是支付他们的现金成本。

低效率下的挑战

与许多其它行业一样,包括制造业、零售业和食品服务业,数字解决方案被证明是一个答案。取代更昂贵、更耗时和更危险的人工操作,数字技术和自动化技术正在改变二叠纪开发商从页岩地层中提取原油的方式。在当今市场紧张的情况下,数字方案可降低盈亏成本,这样,开发商就可通过降低产品价格来获取利润。

在完井领域,各公司传统的手工方式、利用一名公司员工在井口、身体力行地记录着作业时产生的各种服务数据,跟踪他们的操作时间序列数据。这一过程本质上是低效而且是不精确的。随后,石油公司的数据还须与服务公司的原始数据进行核准和协调,通常记录的数据和格式也有所不同,还需做进一步的艰巨工作,对不准确的数据进行核实和审查。

数字化转换

Cold Bore技术公司(简称:冷孔公司)是一家全球完井优化技术的领军者,通过旗下的SmartPAD服务,开发出了全球第一个完井操作系统。冷孔技术的SmartPAD是一种数字完井技术,该技术消除了不准确的手工跟踪。作为世界上第一个通用的完井操作系统,SmartPAD改变了二叠纪盆地、巴肯页岩和加拿大西部开发商的压裂方式,大幅提高了作业效率,也提供了竞争优势。

 冷孔公司总裁Brett Chell解释说:“我们称其为一个集中的神经系统,效率增长是通过连接一系列不同服务公司的自动化设备所获得的”。SmartPAD系统利用安装在井口多个阀门上的传感器来测量六个不同位置的压力和阀门打开的大小或阀位,见图1(压裂作业期间,安装在井口6个传感器中的其中一个测量压力和阀位)。自动化数据由系统的工业物联网传感器驱动的软件来实时捕获。其结果是所有服务公司数据的整合,包括油管、电缆、裂缝分析、泵入流体、水和沙子情况,这些数据都显示在一个屏幕上。
 

SmartPAD解决了石油公司当今面临的最严峻的挑战之一: 即如何跟踪他们的操作时间序列数据。Chell解释说:“我们的软件通过Frac树(注解:又称压裂树,包括上下主阀门等一系列阀门和四通,孔径和额定压力大于采油树(Production trees),以适应水力压裂所需的大流量和高压力)上的传感器或仪表对其进行状态检测。以秒计数的数字数据对井下和地面的整个设备实施数据采集,替代公司员工笔记本电脑的操作。以一秒计数的数字格式获得井口所发生状况的记录”。系统通过时间标记将所有的服务附加到操作日志上,并自动填充WellView(井视图)和OpenWells(打开井)的控件中。“其结果是一个全自治的系统,所有的人都能看到和访问,全格式化和时间标记的数据都在一个地方”。
    一个基于权限的边缘服务器安装在现场,允许所有服务公司共享数据,也可以远程连接到石油公司的办公室,以及世界任何地方,见图2(数据采集装置允许服务提供商之间在其所在的位置共享压裂数据,也可通过一台计算机或PAD设备进行运程访问)。从一个中心场所可以监测多个压裂地点,有可能将大幅减少基础设施的需求与支出。

实时数据捕获优势

实时捕获工作流程的这种能力提供了对一个操作的关键路径的更好的理解。因为跟踪数据至第二个,预期的工作计划可与实际的工作流程进行比较,从而减少NPTs(非生产时间),同时还能记录PEGs(productivity efficiency gains生产力效率增益,简称PEGs)见图3(一个关键路径的仪表板能让石油公司实时地可视化工作流程,对一项作业的关键路径提供深入了解)。Chell 解释说:“从服务方的角度来说,最难跟踪事情之一是何时优化操作或执行操作比预期的要快。有了SmartPAD,PEGs可以方便和精确地得到跟踪”。一旦所有前后关联的服务数据与工作流程汇集在一起,冷孔的压裂分析工具就会发挥作用。这个软件允许石油公司以另一个压裂数据集覆盖任何的压裂数据集,以获得新的洞察力。Chell说:“我们的软件是根据客户的要求互动的。软件识别出问题并提出解决方案,最终,我们会将软件直接与设备连接,允许软件对方案进行调整”。使用软件还能让石油公司将工人从最危险的“热区”转移出去,大大提高了安全性。
 
Chell继续说:“SmartPAD提供了一个以石油公司为中心的视角。例如,仅仅看到油管数据并不那么有价值。你想知道这对与时间序列有关的数据意味着什么。所有你的原始价值对花费了多长时间意味着什么?”该系统既能优化现场作业,也能优化办公室业务。操作时间标记,例如从压裂树各传感器提取的时间序列数据,是非偏置和归一化的,这意味着可交付物和错过的目标,NPTs和PEGs容易识别,而且,不会在石油公司和服务公司之间引起争议或产生分歧。(未完待续)
 

上一篇:人工智能采油新技术与智能油田(下)
下一篇:没有了
战略合作
战略合作 全球石油化工网 世伟洛克 北京石油展 API 斯伦贝谢