Inherentní rizika těžby ropy a zemního plynu jsou skličující, přičemž nejzávažnější je nejistota tlaku ve vrtu. Podle Mezinárodní asociace dodavatelů vrtůŘízené tlakové vrtání (MPD)je adaptivní vrtací technika používaná k přesné kontrole prstencového tlaku v celém vrtu. Během posledních padesáti let bylo vyvinuto a zdokonaleno mnoho technologií a metod ke zmírnění a překonání problémů, které přináší nejistota tlaku. Od uvedení prvního rotačního ovládacího zařízení (RCD) na celém světě v roce 1968 je Weatherford průkopníkem v tomto odvětví.
Jako lídr v oboru MPD společnost Weatherford inovativně vyvinula různá řešení a technologie pro rozšíření rozsahu a použití regulace tlaku. Regulace tlaku však není jen o regulaci prstencového tlaku. Musí brát v úvahu bezpočet speciálních provozních podmínek po celém světě, složité formace a výzvy na různých místech vrtů. S desítkami let nashromážděných zkušeností si techničtí experti společnosti uvědomují, že vynikající proces regulace tlaku by měl být přizpůsoben tak, aby řešil různé výzvy, spíše než aby byl univerzálním systémem pro jakoukoli aplikaci. Na základě tohoto principu byly vyvinuty technologie MPD různých úrovní, aby vyhovovaly různým potřebám provozních společností bez ohledu na to, jak náročné mohou být jejich podmínky nebo prostředí.
01. Vytvoření systému s uzavřenou smyčkou pomocí RCD
RCD poskytuje jak zajištění bezpečnosti, tak odklonění toku a slouží jako základní technologie pro MPD. RCD, původně vyvinuté v 60. letech pro provoz na pevnině, jsou navrženy tak, aby odváděly tok naBOPvytvořit uzavřený oběhový systém. Společnost neustále inovuje a zdokonaluje technologii RCD a dosahuje v praxi ověřeného úspěchu během několika desetiletí.
S tím, jak se aplikace MPD rozšiřují do náročnějších oblastí (jako jsou nová prostředí a výzvy), jsou na systémy MPD kladeny vyšší požadavky. To umožnilo neustálý pokrok v technologii RCD, která nyní nabízí vyšší jmenovité tlaky a teploty, a dokonce získala kvalifikaci pro použití v podmínkách čistého plynu od American Petroleum Institute. Například polyuretanové vysokoteplotní těsnící komponenty Weatherford mají o 60 % vyšší jmenovitou teplotu ve srovnání se stávajícími polyuretanovými komponenty.
S vyspělostí energetického průmyslu a rozvojem offshore trhů vyvinul Weatherford nové typy RCD pro řešení jedinečných problémů mělkých a hlubokých vod. RCD používané na mělkých vrtných plošinách jsou umístěny nad povrchem BOP, zatímco na dynamicky umístěných vrtných nádobách jsou RCD typicky instalovány pod napínacím kroužkem jako součást sestavy stoupacího potrubí. Bez ohledu na aplikaci nebo prostředí zůstává RCD kritickou technologií, která udržuje konstantní prstencový tlak během vrtacích operací, vytváří tlakově odolné bariéry, zabraňuje nebezpečí vrtání a kontroluje invazi formačních kapalin.
02. Přidání škrticích ventilů pro lepší kontrolu tlaku
Zatímco proudové chrániče mohou odvádět vracející se kapaliny, schopnosti aktivně řídit tlakový profil vrtu je dosaženo pomocí povrchových zařízení po proudu, zejména škrticích ventilů. Kombinace tohoto zařízení s proudovými chrániči umožňuje technologii MPD, která poskytuje silnější kontrolu nad tlaky v ústí vrtu. Řešení PressurePro Managed Pressure společnosti Weatherford, je-li použito ve spojení s proudovými chrániči RCD, zlepšuje možnosti vrtání a zároveň zabraňuje incidentům souvisejícím s tlakem ve vrtu.
Tento systém využívá jediné rozhraní člověk-stroj (HMI) k ovládání škrticích ventilů. HMI je zobrazeno na notebooku v kabině vrtačky nebo na podlaze vrtné soupravy, což umožňuje pracovníkům v terénu virtuálně ovládat škrticí ventily a zároveň sledovat klíčové parametry vrtání. Operátoři zadají požadovanou hodnotu tlaku a potom systém PressurePro automaticky udržuje tento tlak řízením SBP. Škrtící ventily lze automaticky nastavit na základě změn tlaku ve vrtu, což umožňuje rychlé a spolehlivé korekce systému.
03. Automatická reakce na snížená rizika vrtání
Victus Intelligent MPD Solution je jedním z nejvýznamnějších MPD produktů společnosti Weatherford a jednou z nejpokročilejších MPD technologií na trhu. Toto řešení, postavené na vyspělých technologiích RCD a tlumivek společnosti Weatherford, povyšuje přesnost, ovládání a automatizaci na bezprecedentní úroveň. Díky integraci vybavení vrtné soupravy umožňuje komunikaci mezi stroji, analýzu podmínek vrtu v reálném čase a rychlé automatické reakce z centralizovaného místa, čímž přesně udržuje tlak ve dně.
Na přední straně zařízení zlepšuje řešení Victus možnosti měření průtoku a hustoty začleněním Coriolisových hmotnostních průtokoměrů a rozdělovače se čtyřmi nezávisle ovládanými škrtícími ventily. Pokročilé hydraulické modely berou v úvahu teplotu kapaliny a formování, stlačitelnost kapaliny a účinky vrtání, aby přesně určily tlak ve dně v reálném čase. Řídicí algoritmy umělé inteligence (AI) identifikují anomálie vrtu, upozorní vrtačku a operátory MPD a automaticky zasílají příkazy k nastavení do povrchového zařízení MPD. To umožňuje v reálném čase detekovat příliv/ztráty z vrtu a umožňuje vhodné úpravy zařízení na základě hydraulického modelování a inteligentního řízení, to vše bez nutnosti ručního zadávání od operátorů. Systém založený na programovatelných logických řadičích (PLC) lze snadno integrovat na libovolné místo na vrtací platformě a poskytovat spolehlivou a bezpečnou infrastrukturu MPD.
Zjednodušené uživatelské rozhraní pomáhá uživatelům soustředit se na klíčové parametry a vydávat upozornění na náhlé události. Monitorování založené na stavu sleduje výkon zařízení MPD a umožňuje proaktivní údržbu. Spolehlivé automatické hlášení, jako jsou denní souhrny nebo analýzy po skončení zakázky, dále optimalizují výkon vrtání. V hlubinných provozech usnadňuje dálkové ovládání prostřednictvím jediného uživatelského rozhraní automatickou instalaci stoupačky, úplné uzavření prstencového izolačního zařízení (AID), zamykání a odemykání proudového chrániče a řízení průtoku. Od dobře navrženého návrhu a operací v reálném čase až po souhrny po dokončení zakázky, všechna data zůstávají konzistentní. Správa vizualizace v reálném čase a aspektů technického posouzení/plánování je řešena prostřednictvím platformy CENTRO Well Construction Optimization.
Současný vývoj zahrnuje použití vysokotlakých průtokoměrů (instalovaných na stoupačce), které nahrazují jednoduchá počítadla zdvihů čerpadla pro lepší měření průtoku. Pomocí této nové technologie lze porovnat reologické vlastnosti a charakteristiky hmotnostního toku kapaliny vstupující do uzavřeného vrtného okruhu s měřeními vracející se kapaliny. Ve srovnání s tradičními manuálními metodami měření bahna s mnohem nižší frekvencí aktualizací nabízí tento systém vynikající hydraulické modelování a data v reálném čase.
04. Poskytování jednoduché a přesné regulace tlaku a sběru dat
Technologie PressurePro a Victus jsou řešení vyvinutá pro základní a pokročilé aplikace řízení tlaku. Weatherford zjistil, že existují aplikace vhodné pro řešení spadající mezi tyto dvě úrovně. Nejnovější řešení Modus MPD společnosti tuto mezeru vyplňuje. Systém je navržen pro různé aplikace, jako jsou prostředí s vysokou nebo nízkou teplotou, na pevnině a v mělké vodě, cíl systému je přímočarý: zaměřit se na výkonnostní výhody technologie regulace tlaku, což umožňuje provozním společnostem vrtat efektivněji a snižovat tlak související. problémy.
Řešení Modus se vyznačuje modulární konstrukcí pro flexibilní a efektivní instalaci. Tři zařízení jsou umístěna v jediném přepravním kontejneru, což vyžaduje pouze jeden zdvih během vykládky na místě. V případě potřeby lze jednotlivé moduly vyjmout z přepravního kontejneru pro konkrétní umístění v okolí vrtu.
Rozdělovač tlumivky je jeden nezávislý modul, ale pokud je potřeba jej instalovat do stávající infrastruktury, lze systém nakonfigurovat tak, aby vyhovoval specifickým požadavkům každé vrtné platformy. Systém je vybaven dvěma digitálními regulačními škrtícími ventily a umožňuje flexibilní použití jednoho ventilu pro izolaci nebo kombinované použití pro vyšší průtoky. Přesné ovládání těchto škrticích ventilů zlepšuje tlak ve vrtu a řízení ekvivalentní cirkulující hustoty (ECD), což umožňuje efektivnější vrtání s nižší hustotou bahna. Rozdělovač také integruje systém ochrany proti přetlaku a potrubí.
Dalším modulem je průtokoměr. Pomocí Coriolisových průtokoměrů měří zpětné průtoky a vlastnosti kapalin, což je průmyslový standard pro přesnost. Díky průběžným datům hmotnostní bilance mohou operátoři okamžitě identifikovat změny tlaku ve vrtu, které se objevují ve formě anomálií proudění. Viditelnost stavu vrtů v reálném čase usnadňuje rychlé reakce a úpravy a řeší problémy s tlakem dříve, než ovlivní provoz.
Digitální řídicí systém je instalován ve třetím modulu a je zodpovědný za správu dat a funkcí měřicích a regulačních zařízení. Tato digitální platforma funguje prostřednictvím rozhraní HMI notebooku a umožňuje operátorům sledovat podmínky měření s historickými trendy a kontrolovat tlak pomocí digitálního softwaru. Grafy zobrazené na obrazovce poskytují v reálném čase trendy podmínek ve spádu, což umožňuje lepší rozhodování a rychlejší reakce na základě dat. Při provozu v režimu konstantního tlaku ve spodním otvoru může systém během doby připojení rychle vyvinout tlak. Jednoduchým stisknutím tlačítka systém automaticky nastaví škrticí ventily tak, aby aplikovaly požadovaný tlak na vrt, přičemž udržuje konstantní tlak ve vrtu bez průtoku. Relevantní data jsou shromažďována, ukládána pro analýzu po skončení zaměstnání a přenášena prostřednictvím rozhraní Well Information Transmission System (WITS) pro prohlížení na platformě CENTRO.
Díky automatickému řízení tlaku může řešení Modus rychle reagovat na změny tlaku ve vrtu a chránit personál, vrt, životní prostředí a další majetek. Jako součást systému integrity vrtu řídí řešení Modus Equivalent Circulating Density (ECD), což poskytuje spolehlivou metodu pro zvýšení provozní bezpečnosti a ochranu integrity formace, čímž je dosaženo bezpečného vrtání v úzkých bezpečnostních oknech s mnoha proměnnými a neznámými.
Weatherford se spoléhá na více než 50 let zkušeností, tisíce operací a miliony hodin provozní doby, aby shrnul spolehlivé metody, a přitahuje operační společnost se sídlem v Ohiu k nasazení řešení Modus. V oblasti Utica Shale potřebovala provozní společnost vyvrtat 8,5palcový vrt do projektované hloubky, aby byly splněny schválené cílové náklady.
V porovnání s plánovanou dobou vrtání řešení Modus zkrátilo dobu vrtání o 60 % a celý úsek vrtu dokončil na jeden výjezd. Klíčem k tomuto úspěchu bylo použití technologie MPD k udržení ideální hustoty bahna v navrženém horizontálním úseku a minimalizaci ztrát cirkulačního tlaku vrtu. Cílem bylo vyhnout se potenciálnímu poškození formace bahnem o vysoké hustotě ve formacích s nejistým tlakovým profilem.
Během základního návrhu a konstrukčních fází techničtí experti Weatherfordu spolupracovali s provozní společností na definování rozsahu horizontálního vrtu a stanovení cílů vrtání. Tým identifikoval požadavky a vytvořil plán poskytování kvalitních služeb, který nejen koordinoval realizaci projektu a logistiku, ale také snížil celkové náklady. Inženýři společnosti Weatherford doporučili řešení Modus jako nejlepší volbu pro provozní společnost.
Po dokončení návrhu provedli terénní pracovníci Weatherford průzkum na místě v Ohiu, což místnímu týmu umožnilo připravit pracoviště a montážní prostor a identifikovat a eliminovat potenciální nebezpečí. Mezitím experti z Texasu testovali zařízení před odesláním. Tyto dva týmy udržovaly nepřetržitou komunikaci s provozní společností, aby koordinovaly včasnou dodávku zařízení. Poté, co zařízení Modus MPD dorazilo na místo vrtání, byla provedena efektivní instalace a uvedení do provozu a tým Weatherford rychle upravil rozvržení provozu MPD tak, aby vyhovoval změnám v návrhu vrtání provozní společnosti.
05. Úspěšná aplikace na místě
Krátce po vysazení vrtu se však ve vrtu objevily známky ucpání. Po projednání s provozní společností poskytl tým Weatherford MPD nejnovější operační plán k řešení tohoto problému. Preferovaným řešením bylo zvýšit protitlak při pomalém zvyšování hustoty bahna o 0,5 ppg (0,06 SG). To umožnilo vrtné soupravě pokračovat ve vrtání bez čekání na úpravu bahna a bez výrazného zvýšení hustoty bahna. S tímto nastavením byla stejná sestava vrtání dna použita k vrtání do cílové hloubky vodorovného úseku v jedné cestě.
Po celou dobu provozu řešení Modus aktivně monitorovalo příliv a ztráty vrtů, což umožnilo provozní společnosti používat vrtné kapaliny s nižší hustotou a snižovat spotřebu barytu. Jako doplněk k bahnu s nízkou hustotou ve vrtu, technologie Modus MPD aktivně aplikovala protitlak na ústí vrtu, aby snadno zvládla neustále se měnící podmínky ve spádu. Tradiční metody obvykle trvají hodiny nebo den, než zvýší nebo sníží hustotu bahna.
Použitím technologie Modus provozní společnost vrtala do cílové hloubky devět dní před projektovými dny (15 dní). Kromě toho, snížením hustoty bahna o 1,0 ppg (0,12 SG) a úpravou protitlaku tak, aby vyrovnal tlaky ve spádu a formování, provozní společnost snížila celkové náklady. S tímto řešením Weatherford byl horizontální úsek 18 000 stop (5486 metrů) vyvrtán při jednom výjezdu, čímž se zvýšila mechanická rychlost penetrace (ROP) o 18 % ve srovnání se čtyřmi blízkými konvenčními vrty.
06. Výhled do budoucnosti technologie MPD
Výše nastíněné případy, kdy se hodnota vytváří zvýšením výkonu, jsou jen jedním příkladem širší aplikace řešení Modus společnosti Weatherford. Do roku 2024 bude celosvětově nasazena řada systémů, které dále rozšíří používání technologie regulace tlaku, což umožní ostatním provozním společnostem pochopit a dosáhnout dlouhodobé hodnoty s menším počtem složitých situací a vyšší kvalitou konstrukce vrtů.
Energetický průmysl po mnoho let aplikoval pouze technologii regulace tlaku při vrtání. Weatherford má jiný pohled na kontrolu tlaku. Je to řešení pro zvýšení výkonu použitelné pro četné, ne-li všechny kategorie ropných vrtů, včetně horizontálních vrtů, směrových vrtů, rozvojových vrtů, mnohostranných vrtů a dalších. Předefinováním cílů, kterých může dosáhnout regulace tlaku ve vrtu, včetně cementování, běhu pažnice a dalších operací, všechny těží ze stabilního vrtu, zabraňují zhroucení vrtu a poškození formace a zároveň zvyšují efektivitu.
Například řízení tlaku během cementování umožňuje provozním společnostem proaktivněji řešit události ve spádu, jako je příliv a ztráty, a tím zlepšit zónovou izolaci. Tlakově řízené cementování je zvláště účinné ve vrtech s úzkými vrtnými okny, slabými útvary nebo minimálními okraji. Použití nástrojů a technologie pro kontrolu tlaku během dokončovacích operací umožňuje snadnou kontrolu tlaku během instalace nástrojů pro kompletaci, zlepšuje provozní efektivitu a snižuje rizika.
Lepší kontrola tlaku v rámci bezpečných provozních oken a použitelná pro všechny studny a provozy. Díky neustálému vývoji řešení Modus a systémů řízení tlaku přizpůsobených pro různé aplikace je nyní možné řízení tlaku ve více ropných vrtech. Řešení společnosti Weatherford mohou poskytnout komplexní kontrolu tlaku, snížit nehodovost, zlepšit kvalitu vrtu, zvýšit stabilitu vrtu a zvýšit produkci.
Čas odeslání: 20. března 2024