威德福、哈里伯顿畅谈智能完井在俄罗斯

时间:2020-12-15 16:39 来源:杂志 作者: ROGTEC

1.智能完井或“智能”井使操作员能够获取数据、监控和远程控制油井作业,以实现最高生产率。这项技术在俄罗斯的实施程度如何,目前有哪些运营商在使用?
 
韦瑟福德: 智能完井是一个集成包,具有复杂的设计,包括控制工具、双重完井/双重注入系统中的流入或一致性控制装置、井下监测系统(在不同区域和侧钻中),以及控制和紧急关井系统。这一全面的包支持自动化和优化水库或地方一级的目标开发,以及独立或远程控制操作。
 
目前,俄罗斯和外国运营商在实施这项技术方面进展缓慢但积极。这是由于新的海上和偏远油田的开发具有挑战性的地质、难以回收的储量和资产,需要创新的方法——超越传统的钻井和建筑作业。在俄罗斯大陆架(鄂霍次克海、里海和巴伦支海)生产碳氢化合物的公司目前正在开发具有特定设计特征的“智能”井。
 
虽然目前复杂智能完井的数量可能有限,但大多数油气生产商已经在使用这种方法的简化版本:安装井下监控系统,包括压力和温度传感器、分布式和分布式/点温度剖面和井下流量计,图2所示。
 
并且在某种程度上被在俄罗斯联邦开展开发活动的大多数主要石油和天然气公司所使用。由于易开采油气储量的枯竭,以及越来越多位于难以到达区域的新油田的开发需求,为了保持所需的生产水平,有必要改变油田开发方法,这一点变得越来越明显。解决方案的关键要素之一是引入智能完井系统,该系统允许在油井的整个使用寿命期间对油井运行进行监控和控制,从而实现持续的开发优化。
 
2.是否有可能提高这项技术的应用程度,增强其在俄罗斯的潜力?
 
韦瑟福德:技术采用的程度取决于几个关键因素,这些因素将决定实施什么类型的智能系统。这些因素包括:目标;复杂程度;考虑到井施工和设计的工程、技术和地质条件,实施选定完井系统的可行性;成功运营所需的进口设备和高质量组件的成本;石油价格;制裁政策;进口替代政策;
俄罗斯供应商提供智能完井服务的能力有限。如果条件有利,如果我们成功克服了某些技术挑战和预算限制,那么这项先进技术在俄罗斯的潜力可以大大增加。
 
哈里伯顿:我们当然有自己的特点,例如气候条件、引进这些技术所需的现有基础设施的可用性,以及参与设备操作过程的人员的技术设备。然而,所有这些都不是智能完井引入的不可克服的障碍。越来越多的石油和天然气公司对该解决方案应用后的可靠性和效率深信不疑。如果最初只允许监测生产井的单个参数的系统被引入,现在操作者引入允许监测整个井及其单个井段的操作参数的系统。下一个发展阶段将是智能领域的建设。俄罗斯市场肯定有很大的潜力,哈里伯顿打算最积极地参与其开发,从而增加其在智能完井领域的份额。
 
3.俄罗斯的技术成本高得令人望而却步吗?智能完井提供了哪些节约成本的可能性?
 
韦瑟福德:技术本身是灵活的。通过智能方法完成的井的成本和生产结果在很大程度上取决于其组件的制造质量。
 
韦瑟福德提供了一个具有竞争力的系统,该系统配有永久性井下监控系统,其使用寿命涵盖了油井的整个使用寿命;电子系统,从基本到多区;和多边结构。这种集成式封装实现了高精度的远程连续操作,并且没有任何操作干扰,从而显著降低了操作员的维修费用、人工、操作人员和设备。
 
哈里伯顿公司:这个问题的答案和在每个特定情况下引入智能完井的可行性的确定需要综合的方法和来自运营商和服务公司的广泛专家的参与。通过引入该系统,您可以获得广泛的实时信息,并能够在作业过程中控制每个井段,而无需修井,从而节省时间并显著降低修井过程中不可避免的风险。从一组井中获得的信息可以集中起来,不仅用于当前的优化,还可以用于油田开发的短期规划,以提高总累积产量和采收率。此外,该技术将允许通过暴露多个沉积物的井中的地层的化学剂注入的最佳分布来提高注水系统的效率。此外,有必要考虑到,如果没有智能完井,有效开发多个油藏实际上是不可能的。因此,不管成本有多高,使用这项技术将最大限度地提高公司提供高效生产的能力。
 
 
哈里伯顿:我们当然有自己的特点,例如气候条件、引进这些技术所需的现有基础设施的可用性,以及参与设备操作过程的人员的技术设备。然而,所有这些都不是智能完井引入的不可克服的障碍。越来越多的石油和天然气公司对该解决方案应用后的可靠性和效率深信不疑。如果最初只允许监测生产井的单个参数的系统被引入,现在操作者引入允许监测整个井及其单个井段的操作参数的系统。下一个发展阶段将是智能领域的建设。俄罗斯市场肯定有很大的潜力,哈里伯顿打算最积极地参与其开发,从而增加其在智能完井领域的份额。
 
3.俄罗斯的技术成本高得令人望而却步吗?智能完井提供了哪些节约成本的可能性?
 
韦瑟福德:技术本身是灵活的。通过智能方法完成的井的成本和生产结果在很大程度上取决于其组件的制造质量。
 
韦瑟福德提供了一个具有竞争力的系统,该系统配有永久性井下监控系统,其使用寿命涵盖了油井的整个使用寿命;电子系统,从基本到多区;和多边结构。这种集成式封装实现了高精度的远程连续操作,并且没有任何操作干扰,从而显著降低了操作员的维修费用、人工、操作人员和设备。
 
哈里伯顿公司:这个问题的答案和在每个特定情况下引入智能完井的可行性的确定需要综合的方法和来自运营商和服务公司的广泛专家的参与。通过引入该系统,您可以获得广泛的实时信息,并能够在作业过程中控制每个井段,而无需修井,从而节省时间并显著降低修井过程中不可避免的风险。从一组井中获得的信息可以集中起来,不仅用于当前的优化,还可以用于油田开发的短期规划,以提高总累积产量和采收率。此外,该技术将允许通过暴露多个沉积物的井中的地层的化学剂注入的最佳分布来提高注水系统的效率。此外,有必要考虑到,如果没有智能完井,有效开发多个油藏实际上是不可能的。因此,不管成本有多高,使用这项技术将最大限度地提高公司提供高效生产的能力。
 
4.“智能”井对操作员有什么好处?
 
韦瑟福德:一个关键的智能完井工具是一个永久性的井下监测和控制系统,它提供长时间的高精度监测(长达25年!)。这个组件在智能完井中是非常必要的,大多数运营商已经享受到了它的好处。
 
首先,配备监控系统的“智能”井使操作员能够降低运营成本、优化生产和管理整个油田。井数越多,经济效果越大。
 
哈里伯顿:使用智能完井,运营商获得了许多各种各样的好处。生产率的提高非常重要,并提供财务优势和最大的投资回报。操作员还可以获得额外的能力来评估生产地层,从而优化生产和注水系统。其他重要优势包括几个地层的生产、层段隔离、不同层段的生产率控制和人工举升效率的提高。例如,使用井下温度和压力监测系统,可以优化电潜泵的运行模式,分析压差和流量。在暴露几个地层的注水井中,使用监测和控制注入每个地层的系统,可以显著提高注水系统的效率,降低高渗透率地层过早见水的风险,并消除低渗透率地层中的低空隙率替换。
 
5.在现有油田实施智能完井是否可能?发生在俄罗斯还是全世界?为什么是,或者为什么不是?
 
韦瑟福德:在现有油田实施智能完井取决于以下几点:
 
1.现场开发阶段,因为这里出现的第一个问题是关于此类系统要解决的任务;
2.储层的地质和物理性质以及产出/注入流体的物理和化学性质;
3.位移/注射前沿的均匀性;
4.现场开发方法;
5.候选井和井口设计。
 
已经钻井、完井和投产的油井带来的挑战是,智能完井系统中使用的更新、更先进的设备通常与原始油井设计不兼容。
 
其他因素包括:
 
1.完井方法(单级或双级);
2.安装在单井、井场或整个油田的设备;
3.将新油藏或开发目标投入生产时的建井成本。
4.所有上述因素都与技术方面(一口井或一组井中的设备)和财务方面有关,因为它们将影响智能完井的经济可行性和成本效益。操作员只有在考虑所有参数后,才能决定实施智能完井。
 
应该注意的是,基于各种压力和温度传感器组合的数字和光学井下监控系统正在全球范围内积极实施,包括俄罗斯。这种系统既可以单独使用,也可以作为各种井下泵送设备的一部分。
 
哈里伯顿:智能完井系统已被引入现有领域。在修井过程中,石油和天然气生产公司可以决定转换到智能完井系统,并比较未来的生产率,以及使用这些数据对生产地层进行更全面的评估。在某些情况下,在项目的初始阶段,当操作员面临突发事件或没有获得计划的生产率时,智能完井的优势对操作员来说变得显而易见。它可能是由开发过程中储层性质的变化或许多其他问题引起的,这些问题的最佳解决方案可以通过智能完井来实现。目前,在俄罗斯和世界各地的许多成熟油田,随着运营商开始认识到自己的优势,他们开始引入智能完井。
 
7.从“智能”井接收的数据的准确性是其性能的关键。如何将获得的数据转化为准确的信息供中控室使用?
 
 
威德福-Optimax智能完井公司
 
威德福:数据准确性取决于井下传感器(数字、石英和光纤)的计量性能。高响应频率(采样频率),加上稳定的读数和高测量重复性,能够将初始数据传输到控制室,而不会丢失任何数据。在控制和采集单元中直接数字化的数据,通过使用无噪声编码协议的数字通信信道进一步传输;这有效地防止了从油井传输到中央控制室的重要操作实时数据的丢失。来自永久监控系统的数据通常以高速率传输到第三方的数据采集和平均系统。
 
哈里伯顿:哈里伯顿智能完井系统不仅仅是设备,它们可以通过使用允许在新的水平上分析实时数据的硬件和软件系统来执行提高生产率和效率的顾问功能。哈里伯顿在工作中使用最先进的技术和设备。例如,ROC井下温度和压力监控系统具有以下压力测量参数:误差–满量程的0.015%,可实现的分辨率–小于0.055千帕/秒,重复性精度–小于满量程的0.01%,偏差–每年小于满量程的0.02%。温度测量还满足最高要求:误差–0.15℃,分辨率–小于0.005℃/秒,重复性准确度–小于0.01%,偏差–每年小于0.1℃。这些数字证实,使用我们的完井系统,运营商将获得准确的数据,然后可用于生产过程优化。此外,软件过滤算法是智能现场实施框架内的决策空间生产软件平台用于对抗接收信号中的干扰,这些干扰在数据传输过程中不可避免地出现,并使有用信号失真。该平台包括不同的功能模块,允许为每个信号选择过滤器,对输入测量值进行综合验证,包括生成井下测量值的完整性和正确性指标,以进一步启动自动程序,用于更新流入模型,以及在用无阻流量或电潜泵生产时油井举升的相关性,3、4所示。
 
 
8.“智能”油井如何改变油井操作参数以提高其流量?
 
韦瑟福德:就单个案例或单井而言,智能完井不会对增产产生直接影响,因为它不是一种增产工具。此类系统旨在长时间保持高生产率(理想情况下为干原油),通过隔离和从不同区域生产(无需任何额外的干预费用),实现统一和最大的油藏生产水平。
 
关于油田内智能完井的井组和区块,可以公平地说,智能完井通过稳定和连续生产干原油和低含水率油来促进最大产量——接近油田开发项目中规定的最大采油系数。当然,如果在选择候选井时没有考虑到其他因素,如活跃底水或天然气突破油田的水锥,要求隔离某些井段或侧钻,则不会出现明显的复杂情况。即使在这种情况下,智能完井也能实现连续作业,而不需要标准完井的额外干预。
 
油井性能的所有变化都由永久性井下监控系统记录,该系统检测井下参数的变化和分支井的生产异常。审查这些变更并采取相应的措施。
 
哈里伯顿:使用智能完井系统提供了对储层的全面了解,以及通过改变特定的井下设备参数来提高油气采收率的机会。这两个优势是产量最大化的关键。除了上述优点之外,还必须考虑设备可靠性、信息准确性、对多种井下参数和条件的理解和控制,这些因素共同使产量最大化。因此,智能完井能够提高产量。
 
 
9.您为运营商提供哪些“智能”油井解决方案?
 
韦瑟福德:目前,韦瑟福德提供从最简单到最复杂的各种完井工具,可最大限度地降低成本、降低风险并优化生产。我们的公司不是根据新的和更具挑战性的条件调整旧技术,而是提供一流的高性能技术和解决方案组合。
 
 
为了达到运营商设定的目标,威瑟福德采用了一种综合的完井方法,包括油井施工和完井专家之间的合作。
 
我们提供广泛的永久性井下监控技术,包括OmniWell系统。OmniWell在油井寿命期间提供实时油藏监测。该系统包括几种类型的解决方案和监控:
 
1.nGAUGE–光学和石英压力计/温度计,额定压力为30,000磅/平方英寸/206兆帕,最高温度为572华氏度/300摄氏度;其也被广泛用作分离的
标准监控任务系统;
 
2.热-光学和分布式多点布拉格光栅传感器作为热监控的通用解决方案;
 
3.nPhase–可配置用于单相、两相和三相流量的全口径井下光学流量计,安装在油井的任何地方,无论其路径如何;
 
4.nLINK–各种配置的电缆或光缆;
 
5.nFOrm–灵活的数据控制、采集、存储和传输系统,适用于各种操作条件。
 
此外,我们还为两阶段完井提供监控解决方案:IWWMC,一种用于防砂和砾石充填应用的井下光纤连接器/接触(光学湿配合连接器)技术。
 
我们的产品包括射频识别技术,这有助于减少旅行和干预的次数。我们几乎所有的工具都与射频识别技术兼容,这使得某些工具能够远程和选择性地操作。编程的射频识别标签被简单地放入井中,在那里它到达完井工具,并根据下载的程序修改其操作参数。
 
此外,我公司还开发了裸眼和套管井完井工具等多种井下智能完井技术。环空套管封隔器配有各种坐封机构和电缆及控制线通道,用于提高裸眼完井效率,以及流入控制装置(ICD和AICD技术);传统的、高级的和可扩展的屏幕;砾石充填技术;各种设计的尾管悬挂器和封隔器(既有标准的,也有用于电缆和控制线的钻孔);外壳附件,包括滚轮保护器
reach wells等,5所示。
 
套管井完井技术包括:
 
Optimax安全阀-目前全球安装了超过7,000个该系列的阀门;
各种改型的智能封隔器;
万丽系统,用于在安全阀损坏或失效的情况下恢复井控;
OptiBarrier双向机械射频识别激活隔离阀;
用于气举井的UltraLift系统。
 
 
我们还提供管道运行解决方案,在作业的所有阶段提供成本效益、安全性和油井完整性。
 
哈里伯顿:设计和引进智能完井的一个关键方面是可靠性,因此,除了普遍接受的行业标准之外,哈里伯顿还制定了自己的、通常更严格的标准,遵守这些标准可以为每个系统元件提供可靠性。此外,在制造和引进的每个阶段,我们都使用特定的质量控制系统,不仅根据批准的计划为客户提供短期效果,还提供设备寿命,确保整体上实现预期效果。介绍过程完成后,在开发下一代智能完井解决方案和技术时,将考虑所有经验教训。这种提高可靠性的方法使我们成为市场上智能完井技术的领先供应商。
 
哈里伯顿智能完井可用于以下应用:
 
气举系统的自动控制
深井建设
水平井施工
分支井施工
多级水力压裂
温度和压力监控
一个或多个间隔流量控制
带状隔离
压注化学溶液
所有上述技术允许运营商在全世界最困难的条件下增加累积产量,同时降低资本和运营支出。
 
10.谈到前景,智能完井技术会在大多数新领域实施吗?
 
韦瑟福德:这项技术的需求必须根据行业的现状来考虑。为了创造积极的技术和经济效果,简单和复杂的智能完井必须从最初阶段就纳入设计。为智能完井选择候选井的过程不仅仅是分析;这是一项艰巨的工作,需要建立复杂的模型并开发各种场景,以考虑油田开发期间产出流体、油藏和开发目标的变化特性。
 
因为很多智能井已经投产,我们积累了丰富的经验。因此,在实施智能完井之前,该信息可以由几方共同考虑——运营商、其设计院和将实施项目的服务承包商。
 
全球各种公司使用智能井技术;因此,有必要考虑每个供应商在这方面的能力,并评估所有可能的解决方案。这将消除选择供应商和技术时不必要的限制。目前智能完井技术的特点是灵活性高:操作员可以选择复杂的智能完井(即各种类型的多区域和多分支井)或带有井下监测系统的简单组件,以方便储层监测。根据油田、开发方法和其他关键参数,可实施全油田完井作业,6所示,图6为哈利伯顿-智能丛-俯视图。
 
 
哈里伯顿:如果可能的话,大部分气田和凝析气田的开发应该从智能井的建设开始。在这种情况下,操作员在油藏开发的最初阶段就获得了油藏的所有必要信息。在发展的初始阶段使用监测系统的例子可以在亚马尔地区以及库页岛和里海的近海油井中观察到。此外,通过正确使用获得的信息,并考虑以不同模式操作油井的能力,运营商将能够防止在开发后期可能出现的许多问题。还应注意的是,智能完井技术正在积极发展,随着系统可靠性的提高,其制造和安装所需的成本下降,这无疑对其引入前景产生了积极影响。成本优化的一个很好的例子是由哈里伯顿公司开发的SmartPlex系统,该系统仅使用1条电气线路和3条液压线路就可以控制多达12个区域。根据设置深度,由于减少了液压管线、地面设备和简化的采油树设计,该系统可将智能井施工成本降低30%,7所示。
 
 
乌拉尔·穆尼罗夫
威德福
 
乌拉尔·穆尼罗夫是乌法州立石油技术大学的毕业生。他5年前加入了威瑟福德。2011年,他开始了他的职业生涯,在诺亚布斯克分公司的生产优化组担任现场工程师;2013年,他被调到公司的莫斯科办公室,担任项目工程师一职。
 
乌拉尔在石油和天然气行业拥有超过10年的经验,专注于试井、多相流测量和地下油井监测,8所示。
 
马克西姆·卡尔波夫
哈利伯顿
 
马克西姆·卡尔波夫于2002年毕业于莫斯科国立罗蒙诺索夫大学地质系。他在石油和天然气行业的总服务年限超过15年,工作地域覆盖俄罗斯、哈萨克斯坦和美国。马克西姆在测试和完井方面有丰富的经验,包括智能完井系统的应用。他目前担任俄罗斯完井工具业务开发主管。
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