22项技术获得2022年度石油工程创新卓越贡献奖

原创 暗潮  2022-09-19 11:54:02  阅读 62 次 评论 0 条

由油田工程技术服务公司和作业公司提交,经多家石油公司和咨询机构专家组成的评委会评审,美国《E&P》杂志评选出2022年度22项石油工程创新卓越贡献奖。获奖的新产品和新技术包括理念,设计和应用等方面的技术创新。它们大多是单项的新技术,但却解决了有关专业的一些关键问题,在降低成本,提高油气勘探,钻井,生产,设施及IT效率和收益等方面发挥了重要作用。

01. 人工举升

(01)Extract公司的SpeedFreq

作业者与服务公司正寻求高效、经济的方法来调整电潜泵(最初用于常规二次采油),以满足非常规油气藏的需求,Extract公司给出的方案是SpeedFreq人工举升采油工具。

SpeedFreq是首个专为开采非常规油气藏而设计的超高速永磁电机ESP系统。它的外径不到4英寸,能够以10000转/分钟的转速提供高达400马力的输出。在20#和23#井中,与外径5.5英寸的感应电机系统相比,SpeedFreq可提供更高的产量,同时耗电更少。

SpeedFreq给作业公司带来的最大好处是加速开发油气藏,帮助他们获得比使用感应电机ESP系统更高的首年产量。此外,通过使用永磁电机,SpeedFreq运行效率极高,可节省20%至35%的电能。Midland区块的一家作业公司在安装了该系统后亲身体验了这一点,其产量至少是该区块其他井的2倍,大多数情况下是3至4倍。而且,与感应电机相比,该系统节约了35%的用电。

SpeedFreq是一种独特且具有颠覆性的技术,已经引起了石油巨头和独立石油公司的关注。与常规的感应电机ESP相比,该技术屡次展现出加速开发油气藏的能力,以及不同寻常的生产性能。此外,作业公司将SpeedFreq视为一个机遇,以降低现有开采作业的碳排放。与常规ESP相比,SpeedFreq可节省35%的电力消耗,可减少约75%的钢/合金用量,作业公司还可量化ESG方面获得的优势。

(02)Well Innovation公司的抽油杆传感器

抽油杆传感器是Well Innovation AS公司设计的一种井下传感器,为抽油杆举升系统的故障排除提供了高效的现代化方法。利用20世纪90年代开发的浅层直井井下预测方法,取代了传统、过时且昂贵的地面测量方法。

该抽油杆传感器系统可直接测量数据,有助于作业公司采用系统工程方法解决井下问题。当这些传感器被安装在抽油杆的重要位置时,它们可以测量井下应力,并提供所需的详细信息,以识别与排除导致抽油杆、油管和泵故障的井下问题。利用该系统,作业公司可查看哪些操作可行,哪些操作无效,从而延长平均故障间隔时间,同时优化生产,减少不必要的成本。

该抽油杆传感器系统可安装在抽油杆的任何位置。它能够采集10赫兹的测量数据或每秒测量10次数据,包括压力、温度、扭矩、拉伸与压缩,以及3轴加速度计的速度和位置。它采用内存式存储,最多可存储400小时的10赫兹记录数据。该工具在入井前进行了预先设置,能够开启和关闭,以延长该工具记录数据的时间。

与传统波动方程示功图相比,利用该系统提供的测量结果可生成一个“测量”的示功图。这些测量出的示功图可以展现当前预测模型无法获取的井的细节。

该工具的额定温度为135摄氏度/275华氏度,额定压差为34兆帕/5000psi,抗拉强度为25000千克/55000磅。未来计划是研发该抽油杆传感器的实时型号,这样就可以直接将传感器数据输入到抽油控制器中。


02. 碳排放管理

(03)Kodiak天然气服务公司的ecoView

Kodiak天然气服务公司的ecoView系统是一个温室气体排放和实时运营监测系统,旨在帮助油气行业实现其ESG目标,并符合新的监管要求。

ecoView系统采用Legend能源咨询公司(实时数据分析领域的领头羊)的新型软硬件,可提供全面的运营数据视图。该系统为作业者和技术人员提供了前所未有的实时数据监测,极大提高了温室气体排放数据的准确性。随着油气行业的焦点逐渐转向ESG倡议,ecoView系统在报告温室气体排放量时避免了人为猜测,提高了数据的准确性。

Kodiak公司借助ecoView系统,能够与机器学习公司合作,将真正的预测性维护变成现实,助力降本增效,并通过减少计划外停机,最大限度地减少设备对环境的影响。

Kodiak公司计划通过增强温室气体泄漏与其他排放源的追踪能力,来强化ecoView的能力。Kodiak公司将继续努力,以实现未来的ESG目标,并获得经济效益。

(04)斯伦贝谢的PowerDrive Orbit G2旋转导向系统

PowerDrive OrbitG2旋转导向系统是斯伦贝谢Transition技术组合中的一套系统,可帮助客户减少钻井作业对环境的影响,通过减少建井期间的二氧化碳排放,来支持勘探开发的脱碳目标。与全套Transition技术组合一样,该系统公开量化了可持续性效益,并与联合国可持续发展目标保持一致。

PowerDrive Orbit G2旋转导向系统减少了钻井时间以及相关的钻机排放,降低了能耗与排放量,从而最大限度地减少了钻井期间的二氧化碳排放量,并且底部钻具组合在高转速(350 转/分钟)下也具有导向能力。推靠块的创新设计,通过金属对金属的密封提高了耐磨性,可应对侵蚀性钻井液和恶劣的井下条件,从而延长运行时间,还可实现更高的狗腿角。该系统具有双下行通道型号,包括连续循环下行通道,可执行任何类型钻机的所有指令,实现实时决策,并提供出色的方位控制。

PowerDrive Orbit G2旋转导向系统还具有自主导向能力,能够以最小的弯曲度使轨迹平滑。此外,该系统集成了连续自动造斜功能,结合闭环自动化,可优化井眼布局和轨迹控制,实现更平滑的造斜段。通过扩展伽马射线测量,该系统可提前识别产层。恶劣的井下环境中,提高耐久性有助于在复杂作业中实现更高的可靠性,因为粘滑、严重振动和扭冲,以及复杂的液压系统都存在重大风险。PowerDrive Orbit G2旋转导向系统拥有更高的机械钻速,一趟钻即可从上层管鞋钻到总井深,缩短作业天数,从而减少排放与环境影响。


03. 数字化

(05)ABB – ENOVATE公司的自动生产综合系统(IPA)

ABB-Enovate公司的自动生产综合系统(IPA)是一种以数字孪生形式呈现的云原生数字环境,并通过人工智能进行优化,使能源供应商有能力做出指示性决策。

IPA的数字孪生架构将地下建模与地面测量连接起来,成为实时验证与作业优化的窗口。该程序由一个超快的数值模拟器和一个数据驱动的井筒水力模块组成,用于模拟多因素、多场景的潜在结果。IPA与地面生产数据/测量相连接,形成完全自动化的端到端系统,为客户提供了数据关联和作业分析能力,避免了使用EXCEL进行耗时的处理过程。

该系统的整体综合视图能够实时优化决策,有助于实现自主作业和闭环自动化。在现场,一家作业公司减少了40%的作业时间,以评估衰竭方案设计和地面物流设施的作业状况。该作业公司验证了IPA用于实时校准模型的先进优化算法,并避免通过EXCEL从不同软件包传输数据。该预测模型是在没有人工输入的情况下进行实时校准,并且随着生产数据不断输入该模型,减少了初始不确定性,从而实现了快速、准确的流量和EUR预测。

随着油气行业朝着自主自动化和低碳能源的方向发展,油藏管理方法也将与IPA一起发展。IPA背后的数字架构是专为碳储集与地热作业而定制。

(06)Intelligent Wellhead Systems公司的inVision数字阀门控制技术

Intelligent Wellhead Systems公司的inVision数字阀门控制技术有助于降低风险,提高水力压裂、电缆作业、控压作业的效率。该技术集成了多种传感器、工程安全控制与最佳实践,可利用数字化标准操作程序,远程控制蓄能器阀门。通过这种远程操控蓄能器阀门的方法,可以在多口油井中打开或关闭多达24个井口阀门,以减少人为错误的风险。因为人为错误可能导致灾难性的故障,从而导致生命损失、人身伤害以及设备损坏。

inVision技术平台已经应用于加拿大和美国的1000次完井作业,安全无事故的完成了超过50000个压裂段。2022年2月,Aethon能源公司引入了该平台的最新产品inVision数字阀控制技术,并应用于其Haynesville井中。迄今为止,Aethon公司利用该技术一直保持“零事故”的业绩记录,包括零电缆切断、零关井、零控压事故以及零人员伤害。采用inVision数字阀门控制技术,井场工作人员不再需要手动开启或关闭蓄能器阀门。压裂作业人员、电缆作业人员、控压作业人员和Aethon公司的利益相关者,现在可以手持inVisionSIMOPS平板电脑,查看井口阀门状态,以及压裂液或电缆工具进出井时的控制阀就位情况。该技术提高了作业安全态势的感知能力,并且可以持续缩短换井与泵送时间。inVision数字阀控制技术再次证明了数字技术在降低危险操作风险方面发挥着至关重要的作用,因为人类无法完全了解所有情况。

(07)RigER公司的RigER软件

RigER是油田服务与租赁公司的运营管理软件。从第一次与客户沟通到最终开票,RigER软件能够在同一个地方处理销售、运营、价格管理、现场作业、维护、资产管理、安全、发票和账单等所有环节。随着原油价格与工作量的不断攀升,油田服务公司必须找到更智能、更少人力的方式来运营公司。

RigER公司为数量有限的员工提供了替代方案,使他们不至于过度劳累,也不至于陷入招聘和解雇的循环中。把所有的环节都整合到RigER云端软件中,为企业提供了简化、优化多个地点作业的简单方法。RigER使企业能够实时提取精确的数据,让他们完全了解所有特定作业的状态。它提供了线上和线下的实时信息,包括作业成本、每日损益表、准确预测、未完成销售天数(DSO)报告、动态岗位操作人员、资产利用、员工离职、QHSE、ESG以及所有影响资产负债表的要素。由于长期收集数据,该系统能够进行公式化的预测,使公司在问题出现之前就可实施解决方案。电子发票和票据可以使公司的DSO缩短几周甚至几个月,同时避免了随着作业增加而增加员工的需求。

面对收集成本相关数据的挑战,许多公司表示,他们无法在采取纠正和改善措施之前获取数据,这为时已晚。RigER使公司能够将所有的数据无缝传输到工作中,并获得准确和实时的工作成本,且不需要增加任何管理人员。


04. 钻井液/压裂液

(08)沙特阿美:为维持油井产量而进行井下结垢管理的新理念

沙特阿美通过注入生物杀灭剂来控制油田与设施中的硫酸盐还原菌(SRB)数量,这有助于扭转酸化现象,并降低硫化氢含量。因此,与硫化氢相互作用形成的结垢沉淀仅限于油田中的少数情况。井下结垢的形成会导致一些负面影响,包括产量损失、危及井筒可及性、造成ESP过早失效等。

为了解决铁硫化物的结垢问题,沙特阿美利用Scale Switch配方开发出一种独特技术。这种新研发的化学处理方法使用了特殊的螯合化学物质,可以打破这些硬垢的粘合结构,使其能够被冲洗液冲走。此外,与之前使用的处理方法相比,该配方的pH值更高,可以防止硫化氢气体的释放和结垢的再沉淀。

沙特阿美在执行现场任务之前,进行了广泛的实验室测试,以评估这种推荐配方的效率。使用这种新研发的配方,选择了四口井进行除垢作业。使用2英寸连续油管和高压喷射工具完成了这些作业,以提高泵送能力。这样一来,就避免了使用修井机去除这种顽固结垢的成本,保持了ESP的完整性,恢复了井筒的可及性,并激活了4%的原油储量。

这种Scale Switch配方的应用在油田取得了如下效果:激活了4%的原油储量;不再需要昂贵的修井作业来更换ESP;恢复井筒可及性,便于后续测井;避免采用腐蚀性除垢的方法,否则会对油藏的品质产生负面影响。

(09)TETRA科技公司的TETRA先进驱替体系(TADS)

TETRA科技公司的TETRA先进驱替体系(TADS)是一种三相钻井液驱替体系,旨在实现最佳井眼清洁。该体系设计用于去除固相,并使所有金属表面保持湿润状态,可直接或间接驱替水基、柴油基和合成油基钻井液。根据应用情况,TADS是低密度或高密度的卤化物盐水和TETRAClean 900系列化学品的定制混合物。

几十年来,流体驱替体系一直用于去除油基和水基钻井液,并用不含固相的完井液代替它们。在过去几年中,该行业已从水基和油基钻井液体统转向合成基体系。此外,超深水钻井、完井和生产作业的技术进步,也给清盐水驱替体系带来了新的挑战。TADS就是为了应对这些挑战而开发的。

TADS设计为一种常规或液压平衡体系,可直接置换含锌或不含锌的完井液。它能够以最小的流体界面对油管组件进行清理,使金属表面保持润湿,同时强化了过滤与固相清除能力,所有这些都不会超过循环当量密度或钻机泵的限制。

TADS可根据油井的具体状况进行定制,采用各种精心设计的新型清洁剂、润湿剂和絮凝剂。它可与各种钻井液和盐水体系配合使用。在化学添加剂浓度小得多的情况下(3-4%对7-8%),该体系可清除井筒固相,提高过滤质量并延长硅藻土过滤周期,从而产生98%或更高的净化效率。

可量身定制TADS,以在各种应用中产生最佳结果,减少浪费与污染,并减少钻机时间和成本。鉴于完井液的环境限制以及深水环境对可靠产品的需求,TADS 是一项打破常规的技术突破。


05. 钻井系统

(10)哈里伯顿的iCruise X智能旋转导向系统

哈里伯顿的iCruise X智能旋转导向系统针对更长、更严苛的应用,可提供精准轨迹并缩短建井时间。

哈里伯顿基于强大的机械设计与最新的冶金技术,采用高强度材料和新型接头,打造出这款旋转导向系统,以便在地质复杂的井筒、高温环境或钻井液条件多变的应用中实现最佳性能。

该旋转导向系统拥有新的转向头设计,优化了流动路径,以减小高频扭转振动的影响。其密封系统已改进为先进的金属对金属密封,可承受更高的内部压力,在相同液压下可提供更大的力,并增加了对不同钻井液参数的耐受性。更大的转向力可更快的完成造斜段,并为直井段提供更直的底部钻具组合。

哈里伯顿在中东地区应用了iCruise X旋转导向系统,解决了一些最复杂的钻井挑战。在某个案例中,作业者需要钻穿坚硬的夹层,同时最大限度地提高机械钻速。动员了该旋转导向系统,在8 3/8″井眼中钻出两个井段。这两个井段均创造了该区块的记录,第二次钻井在79小时内完成了2600英尺的总进尺,平均ROP比预期授权支出(AFE)高出65%。该井段节约了50%的AFE时间,打破了该地区的记录,超过了之前记录的30%。这两个井段都是直接从上层管鞋钻至中完井深,作业者在不损坏钻具组合的情况下,获得了平滑的井眼。

(11)Welltec公司的Wellgrab ERFT

Wellgrab ERFT是一种完全由地面控制的电动释放打捞工具。2021年,Welltec修井系列推出了该工具,结合Well Stroker,可提供高达10万磅的力,还可实现与打捞工具的实时数据通信。在以往的打捞作业中,作业公司依靠现场人员的经验与工具提供的极少信息,来进行作业,这种方法可能会有些盲目,而Wellgrab ERFT提供了一种在信息丰富的条件下进行打捞作业方法。

Wellgrab ERFT是为了改善和简化打捞作业而设计,它能可靠地断开打捞管柱,并能重新定位井内的落鱼。无论外部或内部抓钩,只需要更换一些零件,都可以很容易地组装在该工具上。这为操作人员提供了锁扣、释放、再接合的能力,而不需要起下钻,以重新设置工具。该工具上的键或卡瓦可以缩回,以帮助接合或进入卡扣轮廓。当需要时,可以随时电动激活断开。

Autentik公司与Welltec公司密切合作开发出Wellgrab ERFT,结合了每家公司的核心技术,打造出这个独创性产品,为电缆井下打捞开辟了新领域。通过使用具有高精度和高提拉能力的轻便且易于部署的打捞解决方案,作业者可以最大限度地减少井下打捞对计划作业的影响,避免不必要的非生产时间,从而获得显著的时间与成本效益。


06. 健康、安全、环保

(12)Chesapeake能源公司的修井机检查

Chesapeake公司致力于防止在其项目中发生高风险事件,并参于研究行业最佳管理方法、标准和实施软件,为现场人员提供审查和理解这些需求的能力。

Chesapeake公司利用新软件能够将修井作业分成多个部分,使他们的团队(作业、HSE、服务商)能够利用移动设备完成检查。除了移动功能,借助新的资源与流程,他们还可收集这些数据,分析趋势,并与该业务的各个层级进行沟通。

Chesapeake公司在团队成员的参与以及作业公司和服务商的帮助下,成功推出这款软件。他们的HSE团队能够在各方理解的情况下协调工作,并达成一致的最终目标:每个人都能安全回家并减少事故。

该检查清单部署在可离线访问的移动平台上。它将修井细分为17种不同的检查。利用该软件,作业者能够将这些检查发送给所有必要部门,使该团队能够更好地与一台接一台的钻机进行沟通。此外,还可以在检查中分配措施项目,以确保弥补缺陷。

该项目使Chesapeake公司能够凭借清晰的沟通以及概述各级的预期,在短时间内减少了高风险事故。

(13)Oxy公司的AVOID设备

Oxy公司的听觉、视觉、嗅觉检测(AVOID)设备是一种远程排放检测产品,旨在改善环境和作业监控,同时缩短现场技术人员的工作时间。这种精心设计、成本效益高的技术可以解决低产井及其设施中存在的特殊监测难题,特别是在偏远地区。

过去,生产技术人员一直是现场监控的主力军,他们依靠嗅觉、味觉和听觉来检查现场,但他们只在各自负责的位置停留很短的时间。AVOID监控器的一些功能与技术人员相同,但可以全天候随时待命,加强监控。AVOID利用蜂窝网络或现有的现场通信基础设施,收集和传输图片(或视频)、音频文件以及甲烷读数。

当AVOID检测到偏差或异常情况时,将派遣人员到该地点解决问题。

AVOID能够以三种不同的方式检测排放事件:音频、图像以及遍布现场的多个甲烷传感器。借助多个传感器,可以快速、自主、有效地识别泄漏。

通过提前或及时检测溢出或泄漏,AVOID拥有减少排放的潜力。它具有非常低的维护成本,并在各种天气条件下的长期现场测试中证明了高可靠性。AVOID的研发始于2021年第1季度末。最初,它的设计初衷是经济、高效的探测到甲烷。通过开发低成本、可靠的解决方案,AVOID希望提高现场技术人员的作业效率,进一步减少排放,从而实现这一目标。


07. 水力压裂/压力泵送

(14)BJ能源技术公司的Titan天然气直驱涡轮机水力压裂技术

BJ能源技术公司的Titan直驱涡轮机技术的关键组件是其5000马力双轴天然气直驱涡轮机,能够为泵组提供最高效的动力。开发该技术是为了帮助油气行业过渡至低碳排放作业,同时保持作业的高效性与经济性。

TITAN以天然气为燃料,有助于减少温室气体排放与成本,提高机动性与可靠性,同时满足北美最严格的降噪要求。TITAN提供了多种燃料选择,包括现场天然气、液化天然气、压缩天然气,甚至在没有天然气可用的情况下还能使用柴油。

TITAN的动力系统包括一个多功能涡轮机以及一个稳固的单减速齿轮箱,该齿轮箱连接到拥有5000马力的连续动力端,可将压裂液与材料输送到油藏。这样的配置为TITAN提供了机械马力到液压马力的最高转化效率,从而降低了燃料消耗与温室气体排放。

在Haynesville,Permian,Eagle Ford与Montney/Duvernay四个区块的排放研究中,TITAN 根据美国环保局认证的第三方实验室对商业装置的测试结果,展示了一些最佳的温室气体排放情况。尽管Permian区块较高的温度与海拔会造成负面影响,但排放量平均也减少了8% 至40%。

(15)Lonestar完井工具公司的ONEplug

Lonestar完井工具公司的ONEplug是市面上唯一由连续材料制成的压裂桥塞。Lonestar公司借助创新制造技术,能够在单根管材上加工桥塞,使上椎体、卡瓦和坐封环完整地固定在桥塞主体上。这就解决了传统压裂桥塞造成的昂贵的停机问题,因为传统的压裂桥塞通常由独立的组件构成,在部署过程中可能会出现移动、松动或断裂。

由于ONEplug只有一个部件或组件,因此外部组件不会发生移动或断裂,直到坐封作业开始,每个独立组件从桥塞主体上剪断后,才会成为独立的功能组件。这种特性与底部坐封设计相结合,避免了在部署过程中发生卡钻或桥塞提前坐封等问题。底部坐封桥塞通常固定在桥塞最下面的坐封环上。这使得任何与桥塞的碰撞或套管接触都可以直接转移到坐封工具中,进一步消除卡钻或提前坐封的风险。

除了降低部署风险之外,ONEplug的一体化设计还节省了原材料、泵送液体和加工时间。这种紧凑的一体化设计比常规桥塞少使用40%的复合材料,这直接减少了加工与组装的时间。这也支持使用更小、更紧凑的电缆适配器套件(WLAK),从而减少电缆坐封工具所需的钢材数量。所有这些组合起来就是更轻的桥塞和WLAK,有助于作业者更快、更高效地下入工具。

(16)SPM油气公司的SPM简化压裂管汇系统

这套新型、更精简的SPM简化压裂管汇系统代表了水力压裂技术的重要进步。经过重新设计和现场验证的简化压裂管汇系统弥补了传统地面管汇固有的流程脱节缺陷。

传统的压裂作业需要数百个活动部件与小尺寸管汇来控制极高的压力。由于需要长距离的安装、组装与接扣,这种复杂的布置造成了大量的非生产时间(NPT)。此外,每个接扣都是潜在的泄漏通道,必须持续检查。

SPM油气公司最早提出了简化压裂管汇的概念,其不断发展的创新设计在现场应用中凸显价值。这款新改进的SPM简化压裂管汇系统从根本上减少了压裂作业所需的碳足迹和管汇,最终提高了压裂现场的作业效率。它的优点还在于更少的管线、接头与组件,更少的潜在泄漏通道,更短的非生产时间。

在现场,Eagle Ford页岩区块的一家作业公司想要大幅减少传统压裂现场的复杂管柱、无数弯接头和接扣的相关维护时间与成本。该公司采用了SPM简化压裂管汇系统,以降低成本和非生产时间。使用该系统后,仅需2到3名员工,工作3到4个小时,而不是10到12名员工,工作8到12个小时,创造了更安全的工作环境的同时,在时间与成本方面也获益匪浅。

在一年多的运行期间,泵入了大约10亿磅的砂粒,这套SPM简化压裂管汇系统只需要日常维护。


08. 提高采收率/修井

(17)W. T. Bell国际公司的爆炸膨胀技术

W.T. Bell国际公司的爆炸膨胀技术可通过膨胀管柱与压缩水泥来阻止套管外的渗漏,以进行永久性修井。

无需挤注作业或分段磨铣,该创新技术可在陆上或海上、低价值或高价值井中封堵泄漏通道。无论是否拥有钻机,都可使用电缆、连续油管或钢丝绳下入工具,将特制炸药部署到井筒中。通过使套管塑性变形,压缩水泥,从而堵住水泥或微环空中的窄小通道,进而封堵泄漏通道,整个作业持续时间不到两天。

作业前,在WTBI性能测试中心测试出管柱膨胀所需的爆炸载荷,因此可在不炸破管柱的情况下,实现多个环空的管柱膨胀。这种爆炸膨胀技术使用聚能炸药工具,结合双端点火(DEF)工具,可将3.5-7英寸的管柱扩张至7.625-20英寸,并且适用于较小的下入间隙和内径限制。

该爆炸膨胀技术在实验室中进行了150多次成功的膨胀测试,并通过通径规测量验证了90多口井的应用情况。证明该技术可以在不炸破管柱的情况下,实现管柱的最大膨胀,从而在封堵弃井作业或油井生产作业中封堵环空泄漏通道。膨胀过程不会产生任何限制、阻碍或泄漏路径,因此在修井作业后不会影响井筒的完整通过性。

这项高效、无需钻机的作业可在两天或更短时间内封堵环空泄漏通道,降低成本可达82%,还减少了温室气体的排放。两口井的大量实验室测试与实际应用表明,DEF爆炸膨胀技术能够可靠地将管柱膨胀到21英寸,以封堵泄漏通道。

(18)Well Robotic公司的WireFLATE系统

Well Robotic公司的WireFLATE膨胀坐封系统是首个钢丝绳膨胀坐封系统,证明了钢丝绳作业的性能与可靠性,是膨胀坐封作业的首选方法。凭借该系统对井内气体与碎屑的耐受性、易用性、快速的现场维护与重新装配等,实现了这种可靠性。

该系统可在两种模式下运行:井液模式与储液模式。简单的操作与按钮式控制使作业者能够实时监控膨胀过程,并确认膨胀塞已准确且成功部署。在井液模式下,该系统部署于井内,可吸入井筒流体,将其作为膨胀液来实现膨胀过程。

WireFLATE与现有技术的一个关键区别在于其自我启动和自我释放的能力。部署前不需要启动。当遇到井筒气体时,该系统能够排出气体并继续作业,大幅提高了现有系统的可靠性。它具有很强的抗碎屑性,可在碎屑堆积或完全干燥的气井中以储液模式运行。

传统的储液坐封工具操作繁琐,需要配置电线,并且在所有情况下都增加了工具管柱的直径。在部署前,WireFLATE储液模式在地面将工具段内填充淡水,该工具段位于坐封工具下方、膨胀工具上方,这在同类产品中尚属首次。

先前产品在每次下入井后都需要进行大量调整。WireFLATE没有任何要求,可按照操作演示,立即重新下入井筒,以进行连续多次的成功作业。


09. 非压裂完井

(19)GEODynamics公司的StageCoach解决方案

从始至终,业内一直假设支撑剂与流体在井筒内均匀流动,然而GEODynamics公司研究了6家美国作业公司的地面测试数据,证明这是不正确的,而且会对油井增产措施产生负面影响。基于这些发现,GEODynamics公司为应对该挑战,开发出StageCoach数据分析建模解决方案。StageCoach能够精确模拟支撑剂在射孔簇间的运移、分布和侵蚀情况。这使得作业者在选择井眼尺寸和/或射孔弹类型时更加谨慎,从而能够在没有成本差异的情况下实现理想化分布。它还使作业者拥有远见卓识,可以知道何时何地投资以最大程度地提高收益。

StageCoach分析套件将支撑剂混浆运动的计算流体动力学模型与支撑剂运移地面测试结果集成到一个工程模型中,以优化作业参数,确保支撑剂在射孔簇间的分布更加均匀。由于该模型提供了基于事实而非解释的准确数据,因此压裂设计更加可靠,避免了超级簇导致井间连通。

Stagecoach模型准确地预测了支撑剂与流体将如何流过井筒,可将油井产能提高10-15%。这些分析结果能够极大地改善整体压裂设计与油井产能。

该模型不仅考虑了一系列因素,如泵送方案、支撑剂负载、射孔弹选择、射孔间距和相位以及应力阴影,还提供了GEODynamics公司战略项目团队的支持。该团队由领先的行业技术顾问组成,拥有150多年的射孔与压裂设计经验,可结合这些经验指导公司实现最佳设计。


10. 水下系统

(20)斯伦贝谢旗下OneSubsea公司的Subsea Live性能数据分析服务

OneSubsea公司利用其Subsea Live性能数据分析服务,提供行之有效的数据分析建议,大幅提高了水下资产的性能,为决策带来新的速度与确定性。Subsea Live服务将原始设备制造商的专业知识与自动化、物理模型、人工智能相结合,可在安全、协作的数字解决方案中获取可操作的的见解,使作业者能够从被动作业过渡到主动作业,并优化资产性能。

随着海上油气藏的开发变得愈发复杂,作业者面临着降低成本、以更可持续的方式开采油气的压力。可通过有效地进行早期决策来应对这些挑战,但低技术水平的常规反应性方法无法完全通过数据关系分析来实现。Subsea Live服务提供的安全、协作的数字解决方案,可以提取数据的全部价值,为海底资产的设备健康、作业性能和产量优化提供行之有效的建议。

Subsea Live服务持续实时分析来自水下仪表、增压和压缩系统、生产系统、立管和管线的性能数据。该自动化过程始于设置历史数据基准,无论设备是否高效运行,这都是有价值的。从历史数据基准到后续的实时数据,Subsea Live服务充分考虑了生产的动态特性,即气/水/油比例始终处于变化中。

Subsea Live服务能够以一致、全面的方式解决实时发生的复杂情况。使用Subsea Live服务,作业者可在设备、系统和现场等不同层面上优化海底资产的性能,不仅能够最大化作业正常运行时间,还可以控制成本。


11. 水管理

(21)美国能源部国家能源技术实验室和劳伦斯伯克利国家实验室的PARETO采出水优化项目

PARETO是陆上采出水管理的优化框架,旨在帮助从业者、研究人员与政策制定者确定出经济效益高的环保方法,以便在可能的情况下,对油气作业中的采出水进行管理、处理和有益的再利用。根据用户提供的产水、需求与运输数据,PARETO可帮助确定在何处以及如何建立采出水基础设施,同时还可持续优化供水协调。该框架的设计初衷是帮助企业认识到,在油气开发的活跃地区,通过最大化重复利用采出水,可尽可能地减少淡水与淡盐水的消耗。

2021年,美国能源部(DOE)推出了PARETO项目,鼓励能源公司利用优化技术进行产出水管理。该项目可以帮助油气行业以及农业、矿业等其他行业和监管机构做出更好、更快的决策。

PARETO是一个基于优化的决策支持应用程序,可以为用户提供具体的、可操作的建议,包括:在何处修建水管以及如何确定水管尺寸;如何协调产出水的输送;选择何种处理技术;考虑存在哪些有益的再利用选择;如何将处理过的采出水和/或浓缩盐水分配给终端用户。它还能提供有关环境问题的建议。

PARETO是一款免费开源的软件工具,旨在成为整个采出水行业可信赖、有价值的决策支持平台。它基于Python语言开发,可通过GitHub公开获取。

(22)Lous生物能源技术公司的FloBoost

Locus生物能源技术公司开发了一系列基于生物表面活性剂的盐水处理(SWD)管理添加剂,其性能优于传统的注入辅助剂,能够降低成本,提高SWD井的作业效率。FloBoost添加剂可以解决不断增长的行业挑战:需要在更少的SWD井中存储越来越多的盐水。

SWD井的最大允许注入压力通常是可调节的。一般情况下,SWD井的注入压力会达到或接近这些极限。产出的盐水中含有铁等固体物质,以及其他垢、有机质、石蜡和沥青质,这些物质堆积在储层岩石表面或在井筒中析出。这些固体的积聚或沉淀会降低水流量,并可能导致注入压力增加、注入体积减小。

FloBoost添加剂有助于解决该问题,它能使这些固体颗粒分散并悬浮在水中。这些添加剂通过降低界面张力和表面张力来增加地层中的流动,从而确保在给定的最大允许注入压力下实现最大注入量。降低注入压力可将注入泵所需的功率降至最低,为SWD作业公司节省大量成本。

除了减少固相沉积,FloBoost还可以溶解与穿透现有的滤饼,并通过这些沉积增加有效渗透率,从而提高注入速率。

最终,通过将表面张力降低、界面张力降低和岩石表面亲水性润湿相结合,FloBoost添加剂可降低毛细管压力,改变润湿性,促使水流入孔隙空间,从而更渗透入更深的岩石,降低注入压力,并使注入体积最大化。

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