数字油田加速实现完井创新

时间:2022-04-25 15:38 来源:《石油与装备》 作者:编译李智鹏 点击:

利用数字油田和构建适合用途的业务分析,使勘探与开发和服务公司能够驾驭市场力量、管理能源转型、自动化流程、控制成本、减少碳排放,以更短的时间交付更好的油气井。将数据作为“新石油”,知道如何从一个数字油田中获得价值,使其产生财富,可能决定着油田行业参与者的成败。就像工程学和其他塑造底线的学科一样,数字技能与创新对一个公司来说在不断变化的经济和能源转型中的成长能力正变得愈发重要。

与钻井行业不同,数字油田普遍认可长期建立起来的工艺流程和数据标准,而完井技术则获得了不断的快速发展,这种爆炸式的发展导致了标准化的缺失。为了跟上数字油田的快速发展,石油和天然气生产商、油田服务公司和软件开发商必须制定一个战略,围绕所有的完井工艺流程采用统一、公开分享看法的协作方法来不断地进行创新。这种共同的观点将使所有相关方都能参与创建新的、适合于用途的数字解决方案。对数字创新者的回报是巨大的,包括降低运营成本,增加油井产量、后勤物流优势、减少环境影响,以及凭借精干团队实现更多成就的能力。那么,我们怎样才能做到这些呢?

开放与协作的新高度
典型的完井作业可能有数百甚至数千个来自裂缝扩散、泵注作业、测井记录仪和其它来源流入的数据通道。多个承包商增加了多层数据管理的复杂性,然后将其推送给运营商进行分类和梳理。很多时候,服务公司最终会与他们的客户展开竞争,以决定一些不匹配的数据源中哪一个将作为他们“单一的事实版本”。由此产生的数据争论、格式化和数据清理的周期相当耗时和效率低下。
 
图1
为了在数字油田实现最佳的企业业绩,企业必须解决这种总体的数据困境。这就是NexTier公司(一家美国领先的综合陆上完井作业提供商)总部位于美国休斯顿的NexHub数字中心接下来要实现的目标,见图1(从一个集中的远程位置,NexTier的NexHub数字中心支持实时完井作业),该中心2018年开始运行。NexHub团队最初的主要任务是监测设备运行状况,后来又稳步开发了其它功能,能力不断拓展。2020年,他们组建了一个数字操作工程团队,可远程处治现场出现的问题,以及一个以数字方式简化井场材料和设备采购与交付的物流控制塔。

24/7全天候运行的支持中心旨在从根本上解决井场数据管理的挑战,将所有的完井数据汇集在一个共同、一致和受质量控制的集合数据集中,为NexTier公司服务热线和客户提供一个共享见解的能力,为强大的新数据和经营性协同效应打开了大门。

通过数字化整合的完井数据,NexTier为实时、远程作业支持奠定了基础,以实时、单一的事实版本丰富了流程,提供了与压裂、促产效率、CNG(compressed natural gas)管理、支撑剂、化学品、测井、泵注、物流及后勤等相关数据。

通过分析可视化数据管道
在开创了对完井数据实施广度和深度集合、标准化及维护质量控制的新方法后,NexTier寻求提供一个在客户层面可普遍使用的数据可视化平台,为了将该公司一流的NexHub数字基础设施与一流的数据可视化平台相结合,NexTier已与Corva(油气实时数据和分析领域的新兴领军者,拥有一个基于云和100多个应用的钻完井平台)合作,Corva的钻井分析可视化应用已在全球多个超级石油巨头,包括大型石油公司和独立公司的数百部钻井平台上被广泛采用。目标是为完井领域建立一个类似的可视化平台,客户和NexTier的工作人员都能在平台上查看相同的数据流,评估和优化相同的KPIs(Key performance indicators关键绩效指标),从相同的实时洞察中受益。

大约在NexHub数字中心组建的同时,Corva推出了他的实时完井优化平台,该平台已演变成40多个离散分析法,涵盖压裂、测井和钻塞。这些Apps(应用程序)通过云端和一个本地移动的苹果和安卓设备的App提交,使完井团队能够通过Web游览器、智能手机或平板电脑即可开始利用该技术。 Corva的完井优化平台与NexHub数字中心在2021年成为合作伙伴中接洽,将NexTier在完井作业和数据管理方面的广泛血统与Corva丰富的数据可视化结合在一起。因此,每一个NexTier的压裂客户,无论大小,现在都前所未有的拥有了可访问一致的高质量完井数据、自动化增强功能、增加的工程专业知识以及更高开发潜能的能力,以提高完井绩效。

实现实时、远程压裂监测
当一个共同的客户(二叠纪盆地一家大的石油公司)能让NexTier和Corva利用他们组合的数字能力使有经验的决策者能从远程或异地控制完井处治时,一个展示NexTier和Corva合作伙伴价值的早期机会出现了。为了在现实世界中对一个备受瞩目的作业进行概念验证,他们创建了一个定制的数字化计划,使客户能够远程处理多个井场,同时还能改善可扩展性和降低安全风险以及使用更少的人员。

通过实时访问NexTier的数据管道和Corva的完井仪表板,该团队能在整个完井过程中查看无数个“关键绩效指标”,包括处理图、化学品和支撑剂使用情况、压裂级设计与实际裂缝传播相比较、以及其它关键指标。最初的远程压裂管理是在距离该团队正在完井的井仅100ft的地方进行的,而且在远程完井的每个连续压裂级半径都从主井向外延伸了数百英尺,然后再延伸数千英尺。最终,这些概念验证在56英里外的106级完井后结束。正如测试团队预期的那样,使用远程人员进行压裂管理不会导致停机时间增加。
 
图2
在完井管理方面,这种运作在提供完全的数据透明、整合井场业务、改进运营协同以及缓解井场面临的安全风险方面取得的重大进展,见图2(功能失调的完井数据管理与运营商、服务公司和软件供应商围绕共享视图和单一事实版本协作的比较)。通过减少远程页岩油气田地面人员部署的需求,许多关键人员现在可以远程完成他们的工作,并进行密切的协作,这让工作人员能同时监测、控制和支持多级压裂作业。这对精通技术的行业新手来说是个好兆头,他们敏锐地适应了按需应变的数字世界。

下一波的完井创新浪潮
在Dev Center平台上构建的首批完井应用程序之一是Corva与MGB油田解决方案(一家总部位于美国休斯顿的技术公司)之间的一项联合计划,MGB是一家提高运营效率、安全性和盈利能力的完井设备制造商。该公司与Corva合作,为其泵注设备创建了一个配套的app,旨在为客户实现燃料优化和成本效益。

不必要的怠速需要更频繁的加油操作,这不但对设备造成磨损和损坏,也给环境带来了危害。该app通过实时分析发动机转速、油耗、马力、发动机小时数、怠速位置和挡位选择来自动优化怠速。MGB公司还通过在Corva应用商店提供购买功能,将其燃油优化应用货币化。它是Corva与其合作伙伴和第三方开发者设计的众多app中一个正在不断成长的生态系统。

双燃料压裂队能通过将天然气纳入燃料组合来取代大部分柴油消耗,这已被许多服务公司吹捧为一个轻松的胜利,也将自动降低运营成本和提高ESG绩效。然而,即使是评级最高的Tier 4双燃料装置也需要一个微妙的运行参数的平衡,以提供最佳的柴油取代和减排、特定燃料混合物、泵速、刺激压力和环境的绩效标准,提供由柴油取代的成本降低,以及降低排放。
 
图3
利用Dev Center的功能和合作效率,NexTier和Corva正在建立一个首创的NexHub应用程序,见图3(NexHub用于监控双燃料压裂队绩效的柴油替代app),该app会显示柴油替代数据,以帮助优化NexTier双燃料压裂队的绩效。NexHub应用程序会显示作业绩效和设备KPIs的实时走势,包括:燃料混合物、柴油替代百分比、发动机平均负载和燃气管线压力,app将提供一个清晰的视图,帮助作业人员确保每台双燃料发动机最大限度地使用天然气,见图4(Corva的完井仪表板,显示压裂作业的KPIs和NexHub的柴油替代应用)。凭借叠加阶段数据和进行追忆分析的能力,新app还可被集成到Corva的完井仪表板中,将柴油替代数据和实时设备统计数据与处理数据和其它apps数据同窗显示,以供应用。
 
图4
除了远程压裂管理和早期Dev Center的成功,Corva和NexTier之间的合作创新正在加速发展。双方目前正在合作开发多个NexHub应用程序,包括NexWatch邻井监控、LateralScience优化完井作业,及其综合的IntelliStim压裂优化系统。NexHub数字中心在Dev Center平台上构建的应用程序还能充分利用大量的应用程序编程接口来访问钻探期间捕获的地质力学数据。这也进一步使完井团队(例如使用NexTier公司LateralScience方法的团队)能够改进压裂堵塞和级群的位置,调整泵注时间表,根据岩石特性实施处治。

我们行业创新的未来将围绕共同合作——软件开发人员、服务公司和E&P公司,他们都是利益相关者,利用彼此的核心优势——创造比各自优势总和更大的价值。利用数字油田和构建适合用途的业务分析,E&Ps和服务公司获得了他们所需的驾驭市场力量、管理能源转型、自动化流程、控制运营和开发成本、减少碳排放的灵活性,以更短的时间交付更好的油气井。
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