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IADC钝钻头分级新系统的发展

时间:2024-08-16 14:24 来源:网络


目前适用的
IADC钝钻头分级流程已服务石油行业超过25年,在钻头技术设计和选择方面取得重大进展,但IADC编码作为一种基于文本的精简方式来描述钻头状况有其局限性。例如,IADC编码需要相关人员的专业知识且需要解释,没有原始工具和/或照片就不可行独立验证。现有的钝钻头分级系统高度关注钻头起出后的判断,而非起出的根本原因,即编码没有钻头磨损根本原因分析的详细信息,也没有包含元数据的框架,对自动化钻井系统的支持也很有限。近年来,随着扫描和计算技术的发展,为进一步利用现代工具完善该流程提供了机会。美国钻井承包商协会(IADC)意识到需彻底改革现有的钝钻头分级系统,图1为钝钻头分级的时间线!

IADC钝钻头分级项目更新

 

2022年年初,IADC先进钻井技术委员会(ART)启动了更新IADC钝钻头分级的项目,目的是开发更现代化的系统,了解钝钻头的磨损并对钝钻头的磨损分级,支持钻头的持续改进和根本原因分析、减少现行系统固有的主观性支持人工新兴的钻头自动分级系统并为数字存储格式包括可搜索的元数据)建立最佳实践。数字存储格式可用于人员培训和机器学习工具,支持实时选择下一钻头/井底钻具组合,还应支持工具和系统重新设计工作所需的详细取证。新系统有望去除分级过程中的人为主观性,更好地支持钻头损坏根本原因的分析。

IADC钝钻头分级工作组隶属于IADC先进钻机技术ART委员会,由四个小组组成,审核更新钝钻头分级的四个不同方面:钻头代码的定义、井底钻具组合和螺杆钻具的代码定义、数据管理和案例研究。

目前已修订IADC钝钻头分级推荐实操文件的第一版,正在广泛征求业内意见该版本是近180名钻井行业专业人士钻井平台所有者、勘探开发公司、设备供应商和服务公司20多个月工作的结果。

该文件提供了详细的钝钻头分级流程框架,即精确观察固定切削齿钻头切削齿的损坏情况,可由专家手动执行该流程,但随着钻头自动扫描系统的广泛用,此流程将大幅简化。修订后的推荐实操还包括井底钻具组合、大量使用案例、数据采集和数据管理此外还提供了改进格式,可在任何时候获得单颗切削齿的数据。若不能获得单颗切削齿的数据可继续使用旧系统该文件还对系统做了少许修订

 

井底钻具组合和螺杆钻具的编码定义

BHA工作组强调井底钻具组合(BHA)、螺杆钻具、旋转导向(RSS)、稳定器其其它井底钻具组合元件的分级,并一直致力于为井底钻具组合编码建立取证评估的工作流程和最佳实践文档。

BHA工作组由5个小组组成,每个小组着重一个关注领域—螺杆钻具、旋转导向、数据采集、提高性能、铁(短管、箍、接头),并开发其关注领域的代码系统。

BHA编码分为三个级别,第一级别:BHA的高级别检查。用户可以用部分需检查和调查的井底钻具组合,快速标记任何问题。该编码系统列出了井底钻具组合内部不同部件(钻头、MWD、螺杆钻具、RSS、稳定器、地层评价及射孔增强)不同类型的损坏或失效原因(无损坏、倒扣、刺穿、裂纹、断裂)的6个主要代码。用户还能记录井底钻具组合的起出原因。第二级别针对井底钻具组合内部单个部件,给用户提供详细的方法来报告其问题。除了六个主要的损坏编码外,还包括损坏位置、磨损严重程度和现场观察的单独编码。用户还能记录损坏或失效的主要原因及次要原因。第三级别:分析根本原因并对井底钻具组合使用后进行调查时,将分类标准化。目前,已增加了13个新类型来描述井底钻具组合的起出原因,并建立了46个新损坏/失效代码。现场测试后,该团队将继续更新这些代码。

 

案例研究

案例研究工作组专注于收集最常见的故障模式,同时强调使用后的取证证据。案例研究将用于后续培训,并确保其它小组制定的编码足以进行取证和持续改进调查。

工作组的目标是综合调查所得的信息,并结合钻头及井底钻具组合实际使用工况的举证评估及使用,来帮助诊断故障。工作组仍在关注常见故障的潜在案例研究(将包含在最佳实践文档中)工作,专家们仍在继续审查失效及损坏案例,并确定哪些案例最适合作为案例研究及最佳实践。

工作组还审查了钻头和BHA代码定义组提出的编码,确保这些编码是必需的、独特的、易于理解的,并准确描述了既定部件的损坏和当前状态。此工作已在2022年第一季度末完成。

2022第二季度的目标是定义每项研究所需的关键和良好数据的标准,就标准达成共识,收集并标记各种损坏/故障代码的照片和数字数据示例以供人员培训及机器训练。

2022年第三季度:现场试验更新后的钝钻头分级系统,工作组记录不同失效模式的发生频率,将其优先作为人员培训和机器训练的指南。之后,团队建立取证评估的工作流程,并将持续改进最佳实践形成文件,以便在整个行业范围内推广。

数据管理

数据管理工作组专注于开发存储钻头的代码、数字图像和其它元数据的指南,此数字数据交换指南可用于机器学习工具和钻机实时数据的交换。

为了制定指南,工作组研究了钻头、井底钻具组合和周围数据格式、信息采集,以及分类数字可视化如照片、视频和3D模型方法的最佳实践。工作组还研究了数据存储和访问数据的不同方法、数据模型类型,以及PPDMWITSML等当前标准。此外还介绍了数据管理的良好实践,强调正确的实体、数据核实及验证。

基于数据采集和存储示例,数据管理工作组的任务是使用达成一致的代码,建立取证照片的培训数据集。该指南概述了训练数据集的可能结构,以及公司可以使用的基于角色的权限系统,确定谁可以访问数据。2022720日,IADC先进钻机技术委员会召开了工作会议,测试了更新后的IADC钝钻头分级系统。50多家中小企业使用新系统对各种钻头进行了钝钻头分级演练。收集到的反馈将帮助工作组最终确定文件,并增加新磨损类型的示例。

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