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2014年9月19日 ⁄ 暗潮 石油综合 ⁄ 评论数 0+ ⁄ 被围观 +


2014年5月5日~8日,第45届海洋石油技术会议(OTC)在“世界油都”休斯敦顺利召开。OTC会议于1969年开始举办,是全球规模最大、历史最悠久的石油行业盛会之一,由12家世界著名的工业组织和协会(包括AAPG、SPE、IADC等)组成董事会,旨在促进近海油气资源的勘探、钻井、采油及环保技术发展,每年定期举行技术会议及新技术、新装备展览会。从2004年开始,每届会议推选出若干项值得推广、有经济效益、令人瞩目的新技术亮点——授予“聚焦新技术奖”,目前已经连续评选了11年。
获奖技术的评选标准是:(1)时效性——该技术投入市场或公开发布日期未满2年;(2)创新性——技术必须是原创的突破性技术,能够对海上勘探开发产生革命性影响;(3)可行性——技术原型试验已告成或经全尺寸实用得到证实;(4)广泛性——新技术得到业界好评和广泛关注;(5)影响性——新技术必须有显著影响,和现有技术相比具有可观效益。此外,对环境的影响也是一项重要的评判标准。
2014年有12项技术获此殊荣,获奖的新技术包括:

1. 贝克休斯公司无线顶驱水泥头(LaunchPRO™)
贝克休斯公司LaunchPRO™ 无线顶驱水泥头是一个用于深海中的远程激活系统,在对极端恶劣的深水环境中的长管柱和长而重的尾管进行固井时,LaunchPRO™ 无线顶驱水泥头可远程进行无线投球、投塞或者放置突板,从而减少人工干预,缩短钻井时间,降低HSE风险,同时增加深水固井操作的可靠性。
LaunchPRO™ 无线顶驱水泥头的流线型设计极大地降低了外部零件损坏的风险,避免了出现无产量时间的可能性。LaunchPRO™ 无线顶驱水泥头由通过单根压缩空气软管的钻机用压缩空气供能,提高了固井的可靠性。由于压缩空气软管可以系在固井管线上,因而降低了其在固井操作阶段发生损坏的风险。LaunchPRO™ 无线顶驱水泥头也以内部的固井阀处于水力平衡为特色,固井阀能够独立进行操作,使得压力测试不受干扰的影响。LaunchPRO™无线顶驱水泥头上专用的举升容器具有一个气动的滑动系统,使得现场维修更加方便,同时减少了建立连接、断开连接及装载仪器等所需劳动力的数量。其上的无线压力传感器为固井运营商提供实时数据,以便其在固井操作阶段进行动态调整。
LaunchPRO™ 无线顶驱水泥头使用正向流体驱替无线投塞和放置突板。投塞和放置突板前,绕流笼可防止直接将水泥塞和突板放置在流动通道中所引起的破坏。投塞和放置突板时,流体在水泥塞和突板之上进行分流,沿着钻杆向下流动,增加了可靠性,节约了钻井时间。
LaunchPRO™ 无线顶驱水泥头内部的传感器为操作面板提供实时的投放程序和位置。其上的突板放置显示器提供可视或可听的成功投塞或者放置突板确认信息。每个水泥塞或者突板通过时,系统会自动重置。此外,固井运营商可根据其上的压力传感器提供的实时数据进行调整,确保了固井工作的可靠性。
LaunchPRO™ 无线顶驱水泥头可以与贝克休斯公司的Seahawk系列可靠的海上固井设备相配套使用,为行业提供了领先的速度,满足了现今更长、更深的深水完井的需求。
 
2.FMC技术公司隔离泵(ISOL-8)
FMC技术公司研发了一种隔离泵——ISOL-8,实现了防喷器组的二次干预。ISOL-8由独立的活塞组成,并由软件同步控制。因ISOL-8的体积足够小、质量足够轻,所以可将其永久性的安装在远程操作设备上,同时仍能够处理多种深水中常见的干扰流体。
ISOL-8对深度不敏感,是唯一一种能满足45秒关闭防喷器剪切闸板需求的泵。除此之外,ISOL-8完全由软件进行控制。
ISOL-8能够与FMC技术公司研发的UHD III远程操作工具紧密结合,并且能够使运营商每个钻机节约高达400万美元的费用。
 
3.FMC技术公司海上无支撑输油臂(OLAF)
壳牌公司研发的Prelude是全球第一个浮式液化天然气生产设备,也是全球现有的最大的船只。为了实现从Prelude向锚定在其旁边的液化天然气船输送液化天然气,FMC技术公司研发了海上无支撑输油臂。此类无支撑输油臂是专门为海上环境中并排停靠的浮式液化天然气平台(FLNG)和液化天然气船之间输送液化天然气研发的,能在不过载的情况下克服甲板和较低位置处的液化天然气船管线连接之间巨大的高度差异,并且具有紧急断开的能力。
据FMC技术公司总裁和装载系统总经理Laurent Poidevin表示,由于Browse盆地是一个非常空旷的地区,且天气变化非常迅速,使用海上无支撑输油臂也可缩短液化天然气的运输时间,预计每只液化天然气船仅需花费12小时的时间。如果液化天然气的运输时间较长,可能会汽化,虽然无危险但也会带来极大的产量损失。海上无支撑输油臂成功降低了这一损失。
FMC技术公司从2011年开始研发海上无支撑输油臂,在少于三年的时间内成功完成了设备的设计、测试和制造,同时解决了包括水力压裂系统、电力系统和控制系统等重大问题。为Prelude设计的七个海上无支撑输油臂实现了横跨约20英尺,垂向最多降低35英尺将液化天然气由浮式液化天然气平台输送到更小的液化天然气船中的目的。与此同时,它能够克服两个非常巨大的浮动物体之间产生的动位移,也能够输送足够冷的货物。
 
4.通用电气油气公司防喷器监测解决方案(SeaLytics™)

长期以来,从防喷器组收集到的数据只用于指出出现故障的原因,我们称这类数据为“模糊数据”,这类数据通常只是存在着,我们并不对其进行任何处理。近期,通用电气公司研发了一种软件程序SeaLytics。它通过对基于组件实际性能的数据进行预测分析,使得钻井承包商能够监测防喷器组的性能,制定维修计划。
通用电气公司钻井生产经理Bob Judge说:“如果设备仍处于良好的状态,SeaLytics能够防止不必要的零部件更换。这些设备都较为复杂,无论何时当你替换一些零件的时候,就存在不能正确安装的可能性。”
SeaLytics也能用于进行多种分析工作。通用电气公司钻井总经理Chuck Chauviere说:“SeaLytics收集并分析有关运营商防喷器系统的高保真信息,为运营商提供了可靠的设备性能分析。最为重要的是,SeaLytics为海上钻井队提供了重要的信息,使得他们能够保护钻井队员和钻井环境,使之处于高度安全的状态。”
当防喷器用于进行计划外的服务时,给钻井承包商的费用是非常高的。工作间歇远超出正常服务,冗长的停钻时间会对钻机钻井安排产生影响。通用电气公司SeaLytics系统旨在提高防喷器系统的正常运行时间,减少不必要的维修,更好地进行经济预测,进而为软件使用者提供显著的性能收益。
SeaLytics使得自升式平台和钻井船承包商从“坏了再修”的方法向提前制定维修计划模式转变。因为SeaLytics能够判断哪个零件需要提前维修,承包商只需按照时间表的安排维护仪器。
SeaLytics是由通用电气Excellence软件中心开发的第一个产品,充分利用了整个通用电气公司软件开发的专业知识。该软件能够提高行业效率、减少浪费,并能够促进软件使用者做出更加明确的决策。
 
5.通用电气油气公司电潜泵监测系统(Zenith GFI™)
40年来,运营商一直使用直流电潜泵井监测技术,通常由于电潜泵电缆发生接地漏电,导致15%的电潜泵井监测系统的传感器失效,不能提供有效的监测数据,使运营商盲目进行操作。当电潜泵仍处于运转状态时,数据传输过程中发生干扰,将会导致压力、液面深度和温度的读数不准。运营商为使泵处于开启状态及维持电动机温度在安全操作范围内,会使电动机以较低泵速运转,并维持较高的液柱。这将引起高达25%的产量损失。
通用电气公司开创性Zenith GFI™电潜泵检测系统成功解决了上述问题,它不受电潜泵电缆接地故障的干扰。只要电潜泵电缆正常运行,发生接地故障后该系统仍可继续获取可靠的井数据,使授权运营商保持良好的监视能力,这对故障情况下进行生产优化和泵的保护都是必不可少的。
Zenith GFI™电潜泵检测系统以较高的频率输送数据,即使连接电缆发生损坏,仍能够获得连续而可靠的数据。
通用电气公司的Zenith GFI™电潜泵检测系统包括一个特殊的新的动力和通信系统,它使得电潜泵电缆上的阀门在不完全隔离的情况下进行操作。新系统也能以更快的速度进行取样,能够获取标准行业参数和电潜泵条件测量数据。
此外,该先创性技术对人工举升市场有着显著的影响。 由于接地故障,在操作的前几年,现存电潜泵中平均15%的电潜泵会发生丢失生产数据的现象,致使流体产出量减少高达25%。当每桶油100美元,一口日产800b的井产量减少25%相当于每年单井收入降低7300000美元。通用电气公司的Zenith GFI™电潜泵检测系统成功帮助运营商避免了这一巨大的损失。
 
6.斯伦贝谢公司钻井液滤失和增量监测服务系统(FLAG*)

通过评价流体滤失和增量可监测井筒的好坏。如果井筒处于良好的情况,钻井液和地层流体之间会存在一个净平衡,既不会有任何流体漏失到地层中,也不会从地层中获得任何流体。
FLAG*钻井液滤失和增量监测服务系统能够准确计算井的实时理论返排量。安装在返排管线上的科里奥利流量计能够连续测量实际流量(当空间受限时会使用电磁流量计)。通过对比测量的返排量和理论的返排量,一旦出现侵入或漏失现象,FLAG服务系统就能够发现。对管线而非泥浆池进行监测确保了快速发现流体滤失和增量现象,保证了测量结果不受如放入泥浆池中的化学添加剂等地面活动的影响,提供了真正的井底环境图片。相比于传统的系统来说,FLAG服务系统能够提前5到10分钟快速而准确地发现流体滤失现象,减少了错误报警的数量,进而降低了检修所耗费的时间,使操作更加安全、发生环境灾难的机会更加渺茫,同时也强化了钻机和钻井的性能。
FLAG服务系统是现存系统的补充,它可给出更加可靠的数值,做出更加快速的响应。它具有两大关键性突破。一是科里奥利传感器,工程师在安装时必须确保其不受管内流动流体的影响。二是解释数据的软件算法,该算法需是所有与深水环境中浮动钻机相关联的动位移的函数。
该服务系统对波动高度敏感,凭借其独特的快速响应时间,可在钻井、起下钻、循环和固井等操作环境中为任何钻机中的任何钻井液提供准确的流体监测和精确的科里奥利流量计量。同时该服务系统能够自动补偿由于管线移动,浮动钻机升降和开泵或停泵所引起的瞬时流态变化等造成的泥浆压缩性和粘度波动。
 
7.哈里伯顿公司总井深扩孔工具(TDReam™)

在传统的随钻扩孔底部钻具组合中,扩眼钻头放置在旋转导向系统和随钻测井工具之上,会产生很长的鼠洞并且需要一次额外的起下钻操作扩大井眼直到总井深。总井深扩孔工具是哈里伯顿公司最新的井底创新设计,将它放置在钻头和旋转导向系统之间,可显著降低鼠洞的长度(鼠洞长度减少到小于1m),并且一次起下钻操作便可达到总井深,不需要额外的起下钻操作。
当钻柱到达总井深时,总井深扩孔工具被激活,对扩孔工具下方的鼠洞进行扩孔。该工具无需预先清除专用的鼠洞,即可进行下套管和固井操作。使用能够传统的扩孔工具,传播速度为每分钟900时,一次额外的起下钻操作将花费高达200万美元的费用。 总井深扩孔工具节约了时间和金钱,同时降低了多次起下钻操作和地面管线处理操作的风险。
哈里伯顿钻头和服务公司副经理Francisco Tarazona表示:“总井深扩孔工具是有关鼠洞深度所面临的挑战的唯一的一种技术解决方案。它消除了钻进和清洁专门鼠洞的必要,减小了所需平衡流体的密度,降低了固井污染的风险。”
 
8.荷兰海洋油气公司超高压流体钻井水龙头
深水和超深水油藏中采油的重大挑战是如何向油藏中注水或者注气以增加油藏压力。
随着浮式采油及储卸装置向墨西哥湾那样的超深水环境中转移,逐渐接近位于海平线8000到10000m 的超高压和高温环境的下第三系油藏,向地层中重注水或者气体所需的压力将会远远超过现今水龙头的额定能力。
荷兰海洋油气公司先创性超高压流体钻井水龙头是专门针对从浮式采油及储卸装置向超高压油藏注气或注水设计的。它通过使用专利技术使压降在多个密封件上分级进行,增加了高压水龙头的工作范围。
该环形水龙头由3m厚钢组成,并提前进行了加压密封处理,其操作压力高达到830bar,并且具有在超过1000bar压力下工作的潜力。根据荷兰海洋油气公司方案和技术开发经理(Proposal & Technology Development Director at SBM Offshore)Andrew Newport,该环形水龙头的操作压力比现存的其他任何水龙头的操作压力高60%。
 
9.斯伦贝谢公司地震导向钻井钻头前端孔隙压力预测技术
易开采的石油已经不复存在,人们的目光正在转向更加偏远的地区以及更深的水域等地质条件愈发复杂的地层。较高的地层压力成为困扰钻井行业尤其是深水钻井行业的主要问题之一。因此,大规模的综合性软件和强大的计算机技术力量的支撑必不可少。过去我们花费3到4个月才能完成的事情现在只需12到18小时即能完成。这意味着以前所做的钻前准备工作,现在在钻井的同时就能够完成。斯伦贝谢公司研发的地震导向钻井技术对地震数据和碎钻测井数据进行综合处理,显著改进了孔隙压力预测的准确性,减少3D前瞻速度模型的不确定性。地震导向钻井技术能够在钻井时精确预测钻头前端约1500m的孔隙压力,使运营商能够做出实时决策。
地震导向钻井经理Andy Hawthorn说:“地震导向钻井技术使我们具备了预测钻头前端孔隙压力的能力,也具备了预测钻井时可能遇到的危害的能力。我们可以成功处理未知的危险,也可在需要的情况下改变初始的钻井计划。”同时,他还表示在高度复杂、极其昂贵和极具危险性的深水井中,该技术能够综合运用地震数据和随钻测井数据,绘制三维地层图片,在现今的行业中日益重要。
该模型可以带来更好的地质和地质力学描述,支持主动钻井决策,尤其适用于深水勘探中。通过在钻头之后使用随钻测井速度作为限制条件,从地震反射重新计算钻头前端速度。与钻前预测相比,此种方法提供的结果更加精确,它能够用于速度-压力转换以提供更加可靠的地层压力
2012年,斯伦贝谢公司在墨西哥湾首次采用该技术。之后,该技术快速传播,广泛用于西非、地中海、印度、中国和中东等地。
 
10.威德福公司套管连接电磁天线系统(CasingLink™)
钻井所面临的最大的挑战是如何将井底传感器收集的信息以快速而可靠的方式传送到地面。井越深,我们所面临的挑战越大,传送信息越困难。传统的电磁遥控装置在井下产生信号,该信号是由地面接收器接收的,并将其输送到电脑中进行数据解释。然而,随着井深度的增加,信号的衰减程度也随之增加。这主要与地下岩石的类型有关,随着深度的增加,阻力也越来越大。
威德福公司研发的套管连接电磁天线系统用来解决在更深的地层中使用电磁遥控装置钻井时所遇到的信号衰减问题,系统采用一个外部连接到套管柱上的绝缘管线,一个通常置于井底且与套管相接的井筒接收器和一个地面收发器。该系统使用井底的接收器接收信号,然后通过套管柱外的绝缘电缆将信号输送到地面收发器中,消除了电磁波通过岩石传送到地面的需求,免去了有线传输内部的信号衰减,增加了遥测深度。
 “我们的顾客为我们提供坐标系,就像将钻头放置在坐标系上一样,套管连接电磁天线系统能够为我们提供钻头的精确位置。”威德福钻井服务部门东北地区操作经理(Northeast Area operations manager for Weatherford’s Drilling Services department)Ali Rodriguez说。
威德福公司的套管连接电磁天线系统通过电缆在信号减弱之前将其捕集并传送到地面,能够应用于任何地层中。
 
11.西部集团生产技术研究院堵井和割缝回收技术(SwarfPak)
勘探和开发中最常见的问题是处理废料,如处理钻井碎屑、堵井前磨铣产生的金属切屑等。现今堵井之前进行的典型的部分磨铣操作通常是在伴有强烈振荡的情况下向下磨铣,常常会导致刀片磨损和破坏。除此之外,将钻屑带到地面、分离、运到陆地,然后运到安全的地方沉积也蕴藏着大量的问题。同时,这样的整个一个过程效率非常低,而且需花费昂贵的费用。
西部集团生产技术研究院开创了解决上述问题的新思路——将钻屑留在地下。
西部集团生产技术研究院创新性SwarfPak技术以向上磨铣为基础,将所有的钻屑颗粒沉积并留在井底,避免了地面钻屑处理装置的使用。SwarfPak技术是一种卓越的堵井和割逢回收技术,它可显著减少钻井时间,降低环境足迹,解决了重大的后勤和环境挑战。该技术的另一个优点是磨铣速度急剧增加, SwarfPak技术的磨铣速度比传统的磨铣技术快3-6倍,减少了整体的钻井时间。
此外,SwarfPak技术还具有增强安全性、消除振荡等优点。
 
12.西方奇科公司海洋等距地震技术(IsoMetrix*)
传统的3D研究需要使用装有浮缆的容器获得,但在交叉线方向取样稀疏。西方奇科公司研发的IsoMetrix*海洋等距地震技术以创新性的新的浮缆设计为基础,使用牵引拖缆,结合波场压力和梯度测量于一体,实现了第一个真正的3D地震波场的测量。它提供了高保真点检波器地震数据,同时克服了空间带宽折中问题。独特的新拖缆设计使得拖缆之间压力波场的非混淆重建成为可能,同时能够详细绘制地下各个方向上(包括垂向、内联线方向和交叉线方向)的精细结构。
IsoMetrix*海洋等距地震技术能够精确重建浮缆之间的3D波场,也能够使用相距6.25m的点接收器每隔6.25m距离进行等距取样。取样得到的数据能够用于进行多种勘探和油藏开发的解释和建模应用,包括高显像度的近地表成相、深油藏特性描述和4D(定期)油藏监测等。此外,IsoMetrix海洋等距地震技术相比于传统的技术具有诸多优点。
1、洞察真实的地质概况:等距取样多次测量得出的数据提高了地质特征判断的准确性。
2、有效的勘探:IsoMetrix*海洋等距地震技术加强了获取数据效率,通过相对较广范围内的浮缆分布实现了空间取样,实现了区域产能最大化。IsoMetrix*海洋等距地震技术具有反虚反射能力,浮缆下入深度增加,可作业期延长,阻止了钻机或者其他地震勘探存在的噪声衰减问题。
3、真实的宽频三维成像:IsoMetrix*海洋等距地震技术能够提供低频内容,在偏离垂直方向20度锥体内所有方向频率低于150Hz不存在源陷频。同时,IsoMetrix*海洋等距地震技术能够提供内联线方向和交叉线方向的等距取样数据,实现了3D地震波场的测量。
4、无与伦比的4D复测正确性:通过生成匹配追踪算法(matching pursuit algorithm),IsoMetrix*海洋等距地震技术在4D项目上实现了新水平的复测正确性。它可计算浮缆的分布范围内的任何位置向上或向下分布的波场。

(张华珍  中国石油经济技术研究院,原载《世界石油工业》)

 

 
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