I rischi intrinseci delle operazioni di trivellazione di petrolio e gas sono scoraggianti e il più grave è l’incertezza della pressione del fondo pozzo. Secondo l'Associazione internazionale degli appaltatori di perforazione,Perforazione a pressione gestita (MPD)è una tecnica di perforazione adattiva utilizzata per controllare con precisione la pressione anulare nell'intero pozzo. Negli ultimi cinquant’anni molte tecnologie e metodi sono stati sviluppati e perfezionati per mitigare e superare le sfide poste dall’incertezza della pressione. Dall'introduzione del primo dispositivo di controllo rotante (RCD) a livello globale nel 1968, Weatherford è stata un pioniere nel settore.
In qualità di leader nel settore MPD, Weatherford ha sviluppato in modo innovativo varie soluzioni e tecnologie per espandere la gamma e l'applicazione del controllo della pressione. Tuttavia, il controllo della pressione non riguarda solo il controllo della pressione anulare. Deve tenere conto di innumerevoli condizioni operative speciali in tutto il mondo, formazioni complesse e sfide in diverse località dei pozzi. Con decenni di esperienza accumulata, gli esperti tecnici dell'azienda si rendono conto che un eccellente processo di controllo della pressione dovrebbe essere adattato per affrontare sfide diverse anziché essere un sistema unico per qualsiasi applicazione. Guidati da questo principio, le tecnologie MPD di diversi livelli sono state sviluppate per soddisfare le diverse esigenze delle società operative, indipendentemente da quanto difficili possano essere le loro condizioni o ambienti.
01. Creazione di un sistema a circuito chiuso utilizzando RCD
L'RCD fornisce sia garanzia di sicurezza che deviazione del flusso, fungendo da tecnologia entry-level per MPD. Originariamente sviluppati negli anni '60 per le operazioni onshore, gli RCD sono progettati per deviare il flussoBOPcreare un sistema di circolazione a circuito chiuso. L'azienda ha continuamente innovato e migliorato la tecnologia RCD, ottenendo un successo comprovato sul campo per diversi decenni.
Man mano che le applicazioni MPD si espandono in campi più impegnativi (come nuovi ambienti e sfide), i sistemi MPD presentano requisiti più elevati. Ciò ha favorito un continuo progresso nella tecnologia RCD, che ora presenta pressioni e temperature nominali più elevate, ottenendo anche la qualificazione per l'uso in condizioni di gas puro dall'American Petroleum Institute. Ad esempio, i componenti di tenuta in poliuretano per alte temperature di Weatherford hanno una temperatura nominale superiore del 60% rispetto ai componenti in poliuretano esistenti.
Con la maturità del settore energetico e lo sviluppo dei mercati offshore, Weatherford ha sviluppato nuovi tipi di RCD per affrontare le sfide uniche degli ambienti di acque basse e profonde. Gli RCD utilizzati su piattaforme di perforazione in acque poco profonde sono posizionati sopra il BOP di superficie, mentre sulle navi di perforazione posizionate dinamicamente, gli RCD sono generalmente installati sotto l'anello di tensione come parte del gruppo montante. Indipendentemente dall'applicazione o dall'ambiente, l'RCD rimane una tecnologia critica, poiché mantiene una pressione anulare costante durante le operazioni di perforazione, forma barriere resistenti alla pressione, previene i rischi di perforazione e controlla l'invasione dei fluidi della formazione.
02. Aggiunta di valvole di strozzamento per un migliore controllo della pressione
Mentre gli RCD possono deviare i fluidi di ritorno, la capacità di controllare attivamente il profilo di pressione del pozzo è ottenuta dalle apparecchiature di superficie a valle, in particolare dalle valvole di strozzamento. La combinazione di questa apparecchiatura con gli RCD abilita la tecnologia MPD, fornendo un controllo più forte sulle pressioni alla testa del pozzo. La soluzione PressurePro Managed Pressure di Weatherford, se utilizzata insieme agli RCD, migliora le capacità di perforazione evitando incidenti legati alla pressione nel pozzo.
Questo sistema utilizza un'unica interfaccia uomo-macchina (HMI) per controllare le valvole dell'aria. L'HMI viene visualizzato su un laptop nella cabina della perforatrice o sul pavimento dell'impianto di perforazione, consentendo al personale sul campo di controllare virtualmente le valvole di strozzamento monitorando al tempo stesso i parametri cruciali della perforazione. Gli operatori inseriscono il valore di pressione desiderato, quindi il sistema PressurePro mantiene automaticamente tale pressione controllando la SBP. Le valvole di strozzamento possono essere regolate automaticamente in base alle variazioni della pressione del fondo pozzo, consentendo correzioni del sistema rapide e affidabili.
03. Risposta automatica per ridurre i rischi di perforazione
La soluzione MPD intelligente Victus è uno dei prodotti MPD più significativi di Weatherford e una delle tecnologie MPD più avanzate sul mercato. Basata sulle tecnologie mature degli RCD e delle valvole di strozzatura di Weatherford, questa soluzione eleva la precisione, il controllo e l'automazione a livelli senza precedenti. Integrando le apparecchiature degli impianti di perforazione, consente la comunicazione tra le macchine, l'analisi in tempo reale delle condizioni dei pozzi e risposte rapide e automatiche da una posizione centralizzata, mantenendo così accuratamente la pressione del fondo pozzo.
Sul fronte delle apparecchiature, la soluzione Victus migliora le capacità di misurazione del flusso e della densità incorporando misuratori di portata massica Coriolis e un collettore con quattro valvole di strozzamento controllate in modo indipendente. I modelli idraulici avanzati considerano le temperature del fluido e della formazione, la compressibilità del fluido e gli effetti dei tagli del pozzo per determinare con precisione la pressione del fondo pozzo in tempo reale. Gli algoritmi di controllo dell'intelligenza artificiale (AI) identificano le anomalie del pozzo, allertano la perforatrice e gli operatori MPD e inviano automaticamente comandi di regolazione alle apparecchiature di superficie MPD. Ciò consente il rilevamento in tempo reale degli afflussi/perdite del pozzo e consente le opportune regolazioni delle apparecchiature basate sulla modellazione idraulica e sul controllo intelligente, il tutto senza la necessità di input manuale da parte degli operatori. Il sistema, basato su controllori logici programmabili (PLC), può essere facilmente integrato in qualsiasi punto della piattaforma di perforazione per fornire un'infrastruttura MPD affidabile e sicura.
Un'interfaccia utente semplificata aiuta gli utenti a rimanere concentrati sui parametri chiave e a emettere avvisi in caso di eventi improvvisi. Il monitoraggio basato sullo stato tiene traccia delle prestazioni delle apparecchiature MPD, consentendo una manutenzione proattiva. Report automatizzati affidabili, come riepiloghi giornalieri o analisi post-lavoro, ottimizzano ulteriormente le prestazioni di perforazione. Nelle operazioni in acque profonde, il controllo remoto tramite un'unica interfaccia utente facilita l'installazione automatica del montante, la chiusura completa del dispositivo di isolamento anulare (AID), il blocco e lo sblocco dell'RCD e il controllo del percorso del flusso. Dalla progettazione dei pozzi e dalle operazioni in tempo reale ai riepiloghi post-lavoro, tutti i dati rimangono coerenti. La gestione degli aspetti di visualizzazione in tempo reale e di valutazione/pianificazione ingegneristica viene gestita attraverso la piattaforma CENTRO Well Construction Optimization.
Gli sviluppi attuali includono l'uso di flussometri ad alta pressione (installati sul montante) per sostituire i semplici contatori di pompaggio per una migliore misurazione del flusso. Con questa nuova tecnologia, le proprietà reologiche e le caratteristiche del flusso di massa del fluido che entra nel circuito di perforazione a circuito chiuso possono essere confrontate con le misurazioni del fluido di ritorno. Rispetto ai tradizionali metodi manuali di misurazione del fango con frequenze di aggiornamento molto più basse, questo sistema offre una modellazione idraulica e dati in tempo reale superiori.
04. Fornire un controllo della pressione e un'acquisizione dati semplici e precisi
Le tecnologie PressurePro e Victus sono soluzioni sviluppate rispettivamente per applicazioni di controllo della pressione entry-level e avanzate. Weatherford ha riconosciuto che esistono applicazioni adatte per soluzioni che rientrano tra questi due livelli. L'ultima soluzione Modus MPD dell'azienda colma questa lacuna. Progettato per varie applicazioni come ambienti ad alta o bassa temperatura, onshore e acque poco profonde, l'obiettivo del sistema è semplice: concentrarsi sui vantaggi prestazionali della tecnologia di controllo della pressione, consentendo alle società operative di perforare in modo più efficiente e ridurre le perdite legate alla pressione. problemi.
La soluzione Modus presenta un design modulare per un'installazione flessibile ed efficiente. Tre dispositivi sono alloggiati in un unico container di spedizione e richiedono un solo sollevamento durante lo scarico in loco. Se necessario, i singoli moduli possono essere rimossi dal contenitore di spedizione per il posizionamento specifico nel sito del pozzo.
Il collettore di strozzamento è un modulo indipendente, ma se è necessario installarlo all'interno di un'infrastruttura esistente, il sistema può essere configurato per soddisfare i requisiti specifici di ciascuna piattaforma di perforazione. Dotato di due valvole di strozzamento a controllo digitale, il sistema consente l'uso flessibile di entrambe le valvole per l'isolamento o l'uso combinato per portate più elevate. Il controllo preciso di queste valvole a farfalla migliora la pressione del pozzo e il controllo della densità equivalente circolante (ECD), consentendo una perforazione più efficiente con densità di fango inferiori. Il collettore integra anche un sistema di protezione da sovrapressione e tubazioni.
Il dispositivo di misurazione del flusso è un altro modulo. Utilizzando i misuratori di portata Coriolis, misura le portate di ritorno e le proprietà dei fluidi, riconosciute come standard di settore per la precisione. Grazie ai dati continui sul bilancio di massa, gli operatori possono identificare immediatamente i cambiamenti di pressione nel fondo pozzo che si manifestano sotto forma di anomalie del flusso. La visibilità in tempo reale delle condizioni dei pozzi facilita risposte e regolazioni rapide, affrontando i problemi di pressione prima che incidano sulle operazioni.
Il sistema di controllo digitale è installato all'interno del terzo modulo ed è responsabile della gestione dei dati e delle funzioni dei dispositivi di misurazione e controllo. Questa piattaforma digitale funziona attraverso l'HMI di un laptop, consentendo agli operatori di visualizzare le condizioni di misurazione con tendenze storiche e controllare la pressione tramite un software digitale. I grafici visualizzati sullo schermo forniscono tendenze in tempo reale delle condizioni del fondo pozzo, consentendo un migliore processo decisionale e risposte più rapide in base ai dati. Quando funziona in modalità pressione costante a fondo pozzo, il sistema può applicare rapidamente pressione durante i periodi di connessione. Con la semplice pressione di un pulsante, il sistema regola automaticamente le valvole di strozzamento per applicare la pressione richiesta al pozzo, mantenendo una pressione costante a fondo pozzo senza flusso. I dati rilevanti vengono raccolti, archiviati per l'analisi post-lavoro e trasmessi attraverso l'interfaccia Well Information Transmission System (WITS) per la visualizzazione sulla piattaforma CENTRO.
Controllando automaticamente la pressione, la soluzione Modus può rispondere prontamente alle variazioni di pressione del fondo pozzo, proteggendo il personale, il pozzo, l'ambiente e altre risorse. Nell’ambito del sistema di integrità del pozzo, la soluzione Modus controlla la densità circolante equivalente (ECD), fornendo un metodo affidabile per migliorare la sicurezza operativa e proteggere l’integrità della formazione, ottenendo così una perforazione sicura all’interno di finestre di sicurezza strette con molteplici variabili e incognite.
Weatherford fa affidamento su oltre 50 anni di esperienza, migliaia di operazioni e milioni di ore di funzionamento per sintetizzare metodi affidabili, attirando una società operativa con sede nell'Ohio a implementare la soluzione Modus. Nell'area di Utica Shale, la società operativa aveva bisogno di perforare un pozzo da 8,5 pollici alla profondità di progetto per soddisfare gli obiettivi di costo di spesa autorizzati.
Rispetto al tempo di perforazione pianificato, la soluzione Modus ha ridotto i tempi di perforazione del 60%, completando l'intera sezione del pozzo in un solo viaggio. La chiave di questo successo è stata l’uso della tecnologia MPD per mantenere le densità ideali del fango all’interno della sezione orizzontale progettata, riducendo al minimo le perdite di pressione circolanti nel pozzo. Lo scopo era quello di evitare potenziali danni alla formazione dovuti al fango ad alta densità in formazioni con profili di pressione incerti.
Durante le fasi di progettazione di base e di costruzione, gli esperti tecnici di Weatherford hanno collaborato con la società operativa per definire la portata del pozzo orizzontale e fissare gli obiettivi di perforazione. Il team ha identificato i requisiti e creato un piano di fornitura della qualità del servizio che non solo ha coordinato l'esecuzione del progetto e la logistica, ma ha anche ridotto i costi complessivi. Gli ingegneri di Weatherford hanno consigliato la soluzione Modus come la scelta migliore per la società operativa.
Dopo aver completato la progettazione, il personale sul campo di Weatherford ha condotto un sopralluogo in Ohio, consentendo al team locale di preparare il luogo di lavoro e l'area di assemblaggio e di identificare ed eliminare potenziali pericoli. Nel frattempo, esperti del Texas hanno testato l'attrezzatura prima della spedizione. Queste due squadre hanno mantenuto una comunicazione continua con la società operativa per coordinare la consegna tempestiva delle attrezzature. Dopo che l'attrezzatura Modus MPD è arrivata al sito di perforazione, sono state eseguite un'installazione e una messa in servizio efficienti e il team Weatherford ha rapidamente adattato il layout operativo dell'MPD per accogliere i cambiamenti nella progettazione della perforazione della società operativa.
05. Applicazione riuscita sul posto
Tuttavia, poco dopo lo sbarco del pozzo, sono comparsi segni di blocco nel pozzo. Dopo aver discusso con la società operativa, il team MPD di Weatherford ha fornito l'ultimo piano operativo per affrontare il problema. La soluzione preferita era aumentare la contropressione aumentando lentamente la densità del fango di 0,5 ppg (0,06 SG). Ciò ha consentito all'impianto di perforazione di continuare la perforazione senza attendere gli aggiustamenti del fango e senza aumentare significativamente la densità del fango. Con questa regolazione, lo stesso gruppo di perforazione di fondo pozzo è stato utilizzato per perforare fino alla profondità target della sezione orizzontale in un unico viaggio.
Nel corso dell'operazione, la soluzione Modus ha monitorato attivamente l'afflusso e le perdite del pozzo, consentendo alla società operativa di utilizzare fluidi di perforazione con densità inferiori e di ridurre l'uso di barite. Come complemento al fango a bassa densità nel pozzo, la tecnologia Modus MPD ha applicato attivamente la contropressione alla testa del pozzo per gestire facilmente le condizioni del fondo pozzo in continuo cambiamento. I metodi tradizionali richiedono in genere ore o un giorno per aumentare o diminuire la densità del fango.
Applicando la tecnologia Modus, la società operativa ha perforato alla profondità target nove giorni prima dei giorni di progettazione (15 giorni). Inoltre, riducendo la densità del fango di 1,0 ppg (0,12 SG) e regolando la contropressione per bilanciare le pressioni di fondo pozzo e di formazione, la società operativa ha ridotto i costi complessivi. Con questa soluzione Weatherford, la sezione orizzontale di 18.000 piedi (5.486 metri) è stata perforata in un solo viaggio, aumentando il tasso di penetrazione meccanica (ROP) del 18% rispetto a quattro pozzi convenzionali vicini.
06.Prospettive sul futuro della tecnologia MPD
I casi sopra descritti, in cui il valore viene creato attraverso il miglioramento delle prestazioni, sono solo un esempio dell'applicazione più ampia della soluzione Modus di Weatherford. Entro il 2024, una serie di sistemi saranno implementati in tutto il mondo per espandere ulteriormente l’uso della tecnologia di controllo della pressione, consentendo ad altre società operative di comprendere e ottenere valore a lungo termine con meno situazioni complesse e una maggiore qualità di costruzione dei pozzi.
Per molti anni, l’industria energetica ha applicato solo la tecnologia di controllo della pressione durante le operazioni di perforazione. Weatherford ha una visione diversa sul controllo della pressione. Si tratta di una soluzione di miglioramento delle prestazioni applicabile a numerose, se non a tutte, le categorie di pozzi petroliferi, inclusi pozzi orizzontali, pozzi direzionali, pozzi di sviluppo, pozzi multilaterali e altro ancora. Ridefinendo gli obiettivi che il controllo della pressione nel pozzo può raggiungere, tra cui la cementazione, il rivestimento e altre operazioni, tutti traggono vantaggio da un pozzo stabile, evitando il collasso del pozzo e danni alla formazione e aumentando l'efficienza.
Ad esempio, il controllo della pressione durante la cementazione consente alle società operative di affrontare in modo più proattivo gli eventi downhole come l’afflusso e le perdite, migliorando così l’isolamento zonale. La cementazione a pressione controllata è particolarmente efficace nei pozzi con finestre di perforazione strette, formazioni deboli o margini minimi. L'applicazione di strumenti e tecnologie per il controllo della pressione durante le operazioni di completamento consente un facile controllo della pressione durante l'installazione degli strumenti di completamento, migliorando l'efficienza operativa e riducendo i rischi.
Migliore controllo della pressione entro finestre operative sicure e applicabile a tutti i pozzi e a tutte le operazioni. Con la continua comparsa di soluzioni Modus e di sistemi di controllo della pressione su misura per diverse applicazioni, è ora possibile il controllo della pressione in più pozzi petroliferi. Le soluzioni Weatherford possono fornire un controllo completo della pressione, riducendo gli incidenti, migliorando la qualità del pozzo, aumentando la stabilità del pozzo e migliorando la produzione.
Orario di pubblicazione: 20 marzo 2024