不可預(yù)測的定向鉆井性能會對鉆井作業(yè)造成嚴(yán)重?fù)p害，導(dǎo)致成本上升，并可能導(dǎo)致錯過生產(chǎn)。雖然許多定向工程師的工作水平很高，但準(zhǔn)確預(yù)測鉆頭位置和軌跡的實(shí)踐很難掌握，而且人的因素意味著失敗總是有可能的。為了解決這些問題，行業(yè)越來越多地關(guān)注于定向鉆井的自動化?？芍貜?fù)性和一致性被認(rèn)為是這些自動化系統(tǒng)價值的基礎(chǔ)。
Patterson-UTI 的 自 動 化技 術(shù) 主 管 Marcus Howell 表示 :“在今天的環(huán)境下，一天的鉆井記錄，而第二天卻落后于預(yù)期，這是不可接受的。”一旦實(shí)現(xiàn)了可預(yù)測性，下一步就是確保鉆井質(zhì)量和準(zhǔn)確的井眼位置。“沒有結(jié)合最新調(diào)查數(shù)據(jù)分析、準(zhǔn)確性和洞察力的自動軟件創(chuàng)新讓自動化定向鉆井贏得用戶信任
譯圖 1：H&P 的鉆頭導(dǎo)向系統(tǒng)是由 Motive 鉆井技術(shù)公司獲得的，它使用認(rèn)知計(jì)算來指導(dǎo)定向鉆井過程。該系統(tǒng)集成在該公司的AutoSlide 自動鉆井服務(wù)軟件套件中。圖 3：在位于休斯頓的實(shí)時作業(yè)中心，專家們監(jiān)督 Hess 在 Bakken 的自動定向鉆井作業(yè)。該公司表示，該中心幫助其實(shí)現(xiàn)了定向鉆井作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化，縮短了鉆井周期，降低了鉆井和完井成本。MarcusHowell 繼續(xù)表示。Patterson-UTI 在 APEX平 臺 上 使 用 Cortex( 一 種 于2020 年商業(yè)化的專有操作系統(tǒng) )來托管各種自動化應(yīng)用程序，包括來自第三方的應(yīng)用程序。
例如，自動定向鉆井控制應(yīng)用利用了 Superior QC 開 發(fā) 的基于云的 FDIR( 故障檢測、隔離和恢復(fù) ) 系統(tǒng)，可以提供實(shí)時校正和更精確的井位布置。這減少了彎曲度，最大限度地增加了與目標(biāo)生產(chǎn)層的接觸。通過使用 Cortex 系統(tǒng)進(jìn)行邊緣計(jì)算，Patterson-UTI 現(xiàn)在可以使用先進(jìn)的算法來傳輸大量井下數(shù)據(jù)，并在短時間內(nèi)進(jìn)行全范圍的更新。該系統(tǒng)具有多個通信 適 配 器， 可 對 EDR 數(shù) 據(jù)、 控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)和第三方設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫。
Howell 先生稱，對于任何有效的自動定向鉆井系統(tǒng)來說，在最短的延遲時間內(nèi)整理出高質(zhì)量的數(shù)據(jù)是必須的。“從我們的系統(tǒng)中收集了大量的數(shù)據(jù)，但必須以一種有用的方式傳遞這種見解。使用 Cortex，我們可以處理從井筒角度通常被忽略的有價值的鉆井?dāng)?shù)據(jù)。它基本上是以一種新的方式結(jié)合這些數(shù)據(jù)，計(jì)算出更精確的 15 英尺處的井眼成型軌跡。這讓我們的運(yùn)營商客戶能夠做出更明智的商業(yè)決策。”數(shù)據(jù)管理Helmerich & Payne (H&P)的首席創(chuàng)新官托德·本森表示，數(shù)據(jù)管理確實(shí)是自動化系統(tǒng)發(fā)揮作用的關(guān)鍵領(lǐng)域。
大多數(shù)定向鉆井的差異是由于不同的定向工程師之間的知識或經(jīng)驗(yàn)的差異。通過集中式數(shù)據(jù)系統(tǒng) ( 可以與客戶船隊(duì)中的其他系統(tǒng)連接 )，任何單個決策者對特定鉆井環(huán)境的了解都可以被顯著放大。這消除了差異，確保所有司鉆在相同的最佳水平作業(yè)。Benson 表示 :“在使用井下傳感器時，我們?nèi)匀恍枰幚眍愃朴跓熿F信號的速度，以及相當(dāng)麻煩的滯后時間和距離。”“但自動化系統(tǒng)中的算法基本上可以在傳感器確認(rèn)之前預(yù)測、識別和預(yù)期事情的發(fā)生。”這確實(shí)是自動化系統(tǒng)的一大優(yōu)勢，無論是作為大型數(shù)據(jù)集的聚合，還是作為可以挖掘所有這些數(shù)據(jù)集的東西。”
2017 年，H&P 收 購 了Motive Drilling Technologies，在自動化領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展。Benson 表示，該公司的鉆頭導(dǎo)向系統(tǒng)是業(yè)內(nèi)首次使用認(rèn)知計(jì)算來指導(dǎo)定向鉆井過程。該系統(tǒng)運(yùn)行在部署在鉆機(jī)上的 1-Div 2 類工業(yè)計(jì)算機(jī)上，使用標(biāo)準(zhǔn)的 WITS0 協(xié)議接收實(shí)時鉆井和軌跡數(shù)據(jù)。自學(xué)習(xí)算法從定向監(jiān)測站收集到的傳感器數(shù)據(jù)，或與井徑測量深度相對應(yīng)的參考點(diǎn)，創(chuàng)建并分析數(shù)百萬種潛在的轉(zhuǎn)向方案。該系統(tǒng)根據(jù)鉆井時間、彎曲度風(fēng)險和未來生產(chǎn)潛力來評估每條路徑。然后，它將這些評估結(jié)果提交給司鉆，司鉆可以根據(jù)從任何連接設(shè)備接收到的優(yōu)化指令進(jìn)行操作。Motive 系統(tǒng)是 H&P 公司的AutoSlide 的一部分，AutoSlide是一套鉆井服務(wù)，可自動控制地面設(shè)備和導(dǎo)向泥漿馬達(dá)，以優(yōu)化斜井和水平井鉆井中的滑動。該公司還利用先進(jìn)的物理模型與 2019 年收購的 DrillScan 進(jìn)行合作，以便更好地了解鉆柱力學(xué)和井筒完整性。
最終，這些模型有望成為H&P綜合系統(tǒng)的基礎(chǔ)，該系統(tǒng)將集成自動定向鉆井應(yīng)用程序和自動地質(zhì)導(dǎo)向應(yīng)用程序。遠(yuǎn)程中心數(shù) 據(jù) 可 視 化 和 分 析 是Patterson-UTI 位 于 休 斯 頓 的PTEN+ 性能中心的核心，這是一個專門用于鉆機(jī)監(jiān)測和分析的中央指揮單位。該中心于 2018 年啟動，可用于 Patterson 的所有鉆機(jī)。該公司由鉆井優(yōu)化工程師、壓力泵送分析師和定向鉆井專家組成，他們遠(yuǎn)程監(jiān)控作業(yè)，為工具設(shè)置、故障排除和服務(wù)一致性提供支持。
howell 將該中心描述為一個控制環(huán)境，旨在推動內(nèi)部性能，并將自動化系統(tǒng)的優(yōu)勢與該領(lǐng)域人員的優(yōu)勢結(jié)合起來。該公司的性能優(yōu)化團(tuán)隊(duì)使用性能中心的工程師與辦公室和現(xiàn)場客戶進(jìn)行的分析，并在多個鉆機(jī)上分享經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。howell 表示 :“數(shù)據(jù)是我們中心的核心。”他指出，運(yùn)營商客戶可以訪問 Patterson-UTI 的可視化數(shù)據(jù)儀表盤。“在顯示控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)方面，我們有一個很大的優(yōu)勢，這也是很多運(yùn)營商現(xiàn)在都想涉足的領(lǐng)域。我們運(yùn)行在任何給定的部分，他們想知道參數(shù)，想要更多的透明度，他們可以看到司鉆所能看到的，我們想給他們更多。”
2020 年，Patterson-UTI 還將其基于云的 HiFi Nav 井筒布置服務(wù)商業(yè)化，該服務(wù)可以自動將數(shù)據(jù)從井場傳輸?shù)叫阅苤行?。它利用算法來提高水平和垂直鉆井過程中對井筒位置的了解，并實(shí)時減少地質(zhì)不確定性。今年，該公司正在實(shí)地測試其基于云的 HiFi 制導(dǎo)技術(shù)，該技術(shù)利用 HiFi Nav 井筒布置服務(wù)產(chǎn)生的輸出和地質(zhì)導(dǎo)向目標(biāo)的變化來計(jì)算導(dǎo)向決策。其結(jié)果將是確保井筒保持在產(chǎn)層內(nèi)，并保持最佳的機(jī)械鉆速范圍。在行業(yè)中，表演中心并不是一個新奇的概念。2015 年，Hess在休斯頓開設(shè)了實(shí)時作業(yè)中心，實(shí)施了自動定向軟件引導(dǎo)系統(tǒng)，以幫助改善電機(jī)滑動鉆井。該中心負(fù)責(zé) Bakken 鉆井的大部分工作，支持多達(dá) 6 個鉆井平臺。
由于 Bakken 鉆機(jī)數(shù)量的下降和變化，實(shí)時中心的規(guī)模與活動水平一致，目前支持兩個鉆機(jī)。Hess 目前在該中心保留了兩名定向鉆井人員，鉆機(jī)上的鉆井人員接管了井場的所有定向鉆井活動。Hess 高 級 鉆 井 顧 問 MattIsbell 表示，通過該中心使用自動化工具對公司在 Bakken 地區(qū)的效率產(chǎn)生了顯著影響。自 2015 年以來，Hess 的井循環(huán)時間提高了37%，自 2018 年以來，其鉆井和完井成本下降了約 20%。雖然自動導(dǎo)航軟件并不是取得這些成就的唯一原因，但伊斯貝爾表示，毫無疑問，它發(fā)揮了不可或缺的作用。
Isbell 表示 :“我們的重點(diǎn)是減少操作變化，而自動定向鉆井在這方面產(chǎn)生了巨大影響。”“通過將我們所有的自動化工具放到一個可配置的軟件中，我們已經(jīng)能夠鞏固由自動化系統(tǒng)產(chǎn)生的知識體系，并在我們的業(yè)務(wù)中始終做出類似的決策。有了這個導(dǎo)向系統(tǒng)，我們可以減少調(diào)整井眼軌跡的時間。隨著時間的推移，減少這種變化將推動操作的改進(jìn)。”云系統(tǒng)Nabors 主 要 利 用 兩 種 技 術(shù)平臺為其運(yùn)營商客戶實(shí)現(xiàn)自動定向 鉆 井 :SmartSLIDE， 一 種 自動滑動鉆井的定向控制系統(tǒng)，以及 SmartNAV，一種協(xié)同定向?qū)蛳到y(tǒng)。
這兩種應(yīng)用程序是相輔相成的，每一種應(yīng)用程序都執(zhí)行定向司鉆的不同功能——前者執(zhí)行滑軌，后者執(zhí)行自動定向決策。這兩款應(yīng)用都與 RigCLOUD集 成，RigCLOUD 是 一 款 數(shù) 據(jù)可 視 化 軟 件，Nabors 可 以 實(shí) 時處理 kpi，并收集 SmartSLIDE系統(tǒng)運(yùn)行情況的信息，這樣人員就可以修改系統(tǒng)如何針對特定區(qū)域進(jìn)行調(diào)整。“這就像駕駛一輛自動駕駛汽 車，”Nabors 高 級 運(yùn) 營 經(jīng) 理Austin Groover 在描述這兩款應(yīng)用如何協(xié)同工作時說。“你需要 GPS 系統(tǒng)告訴你何時轉(zhuǎn)彎，何時離開高速公路，以及如何避開即將到來的交通，但你也需要一些真正導(dǎo)航車輛的東西。”
你需要這個系統(tǒng)來加速、減速、轉(zhuǎn)動輪子和補(bǔ)償路上的積雪。”截 至 2020 年 第 四 季 度， 這兩款應(yīng)用已在 7 個盆地鉆了超過655 口井。2 0 2 0 年 ， N a b o r s 為Delaware 盆地的一家運(yùn)營商部署了 SmartNAV 和 SmartSLIDE。挑戰(zhàn)在于如何在保持井眼質(zhì)量的同時提高鉆井性能，同時為作業(yè)公司的鉆機(jī)群提供自動化定向鉆井概念的證明。采用這些自動化解決方案后，轉(zhuǎn)彎過程中的工具面控制增加了 35%，水平段鉆進(jìn)時間減少了 14%，比最快的鄰井曲線鉆進(jìn)速度快了 61%。這些性能的改善使作業(yè)者能夠提前 2.84 天完成目標(biāo)井眼。
由于此次部署的成功，SmartNAV和 SmartSLIDE 系統(tǒng)目前已在該運(yùn)營商的鉆機(jī)隊(duì)伍中得到 100%的使用。對 于 鉆 井 承 包 商 來 說， 自動定向鉆井技術(shù)的發(fā)展只會變得更 加 重 要， 因 為 它 是 最 大 化 作業(yè) 人 員 每 天 進(jìn) 尺 的 關(guān) 鍵 因 素。Groover 先生說 :“從我們的角度來看，現(xiàn)在你使用的是自動化系統(tǒng)，你可以相信正在做出的決策是最優(yōu)的，他們考慮到了運(yùn)營商制定的重要指標(biāo)。”自動化系統(tǒng)中的人除了一致性和重復(fù)性，自動定向鉆井的另一個關(guān)鍵優(yōu)勢是減少了對井場人員的需求。
例如，Hess 目 前 在 Bakken 的 作 業(yè) 中每 6 口井只使用 1 名定向工程師，而 5 年 前 每 6 口 井 使 用 12 名 定向工程師。Isbell 先生指出，將這些人員轉(zhuǎn)移出油田對安全產(chǎn)生了顯著的積極影響，不僅因?yàn)闇p軟件和數(shù)字流程時，這給了他們額外的技能。實(shí)時中心在這方面扮演著關(guān)鍵角色，無論是改進(jìn)我們用來交付工作的軟件和算法，還是提出新的解決方案的需求。他說 :“鉆井的一些部分很難數(shù)字化，對于定向司鉆來說，放棄這種控制是非常困難的。” “從實(shí)際意義上說，鉆井平臺總是需要人，因?yàn)槲覀冦@探的巖石的性質(zhì)不是同質(zhì)的。自動化系統(tǒng)和算法能夠——也將會——做出真正偉大的事情，但你需要有人監(jiān)督并做出一些最終決定。”Howell 承認(rèn)，在實(shí)施自動化系統(tǒng)方面，組織的認(rèn)同是行業(yè)面臨的一個挑戰(zhàn)。
在 Patterson-UTI 項(xiàng) 目 中， 他 強(qiáng) 調(diào) 了“ 傳 遞信息”的重要性，即定向司鉆仍然是他們公司的重要組成部分。他指出，擁有自己的定向鉆井公司——MS directional( 于 2017年收購 )——可以在內(nèi)部建立自動化系統(tǒng)，并進(jìn)行跨學(xué)科的協(xié)作。這種靈活性使該公司更容易獲得買入。Howell 表示 :“我們努力確保我們的員工知道有一個適合他們的地方，即使不是在當(dāng)?shù)亍?rdquo;“當(dāng)我們使用應(yīng)用程序時，我們會讓員工進(jìn)來，詢問他們的意見。在一天結(jié)束的時候，他們是每天使用這個系統(tǒng)的人。定向工程師需要充分了解系統(tǒng)的工作原理。今天的定向鉆井不能完全考慮人的因素，但我們可以擴(kuò)大人員的能力，并在更關(guān)鍵的業(yè)務(wù)方面更好地利用他們的技能。”
微信公眾號
微信視頻號
京公網(wǎng)安備11010502053156號