【油井監測】新型光纖傳感系統“透視”全井筒


【油井監測】新型光纖傳感系統“透視”全井筒

井下溼式連接系統將光纖傳感技術引入到油層監測領域,為優化油井作業、洞悉油田動態以調整開發策略鋪平了道路。


【油井監測】新型光纖傳感系統“透視”全井筒


海上作業人員依靠井眼監測技術,可優化生產、降低作業風險以及實現利益最大化。然而,如何安全可靠地部署和連接井下長距離線路,進而收集數據並傳輸至地面,這一直是掣肘運營商們的難題。因此,在一般情況下,油田生產決策都是在對產能認知程度有限的情況下做出的。


科技創新是原動力,光纖技術的進步為行業發展帶來了曙光。光纖技術是一種井下分佈式傳感技術,幫助運營商對儲層進行詳細、實時觀察。這項技術的工作原理是將光線射入與完井管柱一同部署的光纖線路,井中溫度、壓力和聲學的變化扭曲了光纖中的光路。然後在地面終端對變形量進行分析,進而動態跟蹤井下狀況。光纖既是傳感介質,又是被測量的傳輸介質。雖然光纖系統的應用歷史已長達數十年,但由於監控技術發展不成熟且可靠性較差,導致其數據收集能力有限。此外,大多數深水油井都需要經歷多輪次完井,這對在完井管柱下部安裝光纖以及順利進入油層帶來了技術挑戰,而油層是數據收集的核心區域。

01. 全井筒高清監控

【油井監測】新型光纖傳感系統“透視”全井筒

貝克休斯公司近期研發出SureCONNECT井下智能溼式連接系統,使作業者能夠在多趟完井中靈活地部署多條線路,並能一直延伸至管柱末端。該系統可以通過液壓、電氣和光纖線路,實現井下連接和上下完井的重新連接。


該系統是模塊化溼式連接設計,最多可容納五個連接器通道,每個通道支持兩條液壓線,一條電力線或一條六纖線,允許操作者選擇他們想要包含的線路,而不需要每次都自定義配置一個新系統。該系統還包括一個帶有導向裝置的載體,確保在極具挑戰性的井下狀況下,仍能正常連接。此外,該系統還可與其他井下工具(如遠程操控滑套)兼容,從而實現標準化的智能完井設計。


SureCONNECT系統的分段在下部完井之前就已經安裝完畢,該分段帶有一級饋通式封隔器、SureVIEW CoreBright光纖和壓力、溫度儀表。


利用溼式連接系統,操作者可以收集和分析從分佈式測量中獲取的數據,這就猶如將聚光燈逐次照射到井的一部分,最終獲取整個井筒的高清4K影像,進而幫助運營人員作出數據驅動的優化決策,優化油藏開發效果並降低風險。此外,該系統還能實現下部完井和所有智能完井部件仍留在井內的情況下,允許作業者完成上部完井的修井作業,鑽機時間大幅縮短、降低了安全風險和設備成本。

02. 現場試用

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SureCONNECT智能溼式連接系統是貝克休斯與英國石油石油公司(以下簡稱BP)密切合作開發的,後者需要一個可靠的實時性系統來監測其遠程海上油井。具體來說,BP計劃利用光纖監測技術來提高其對位於蘇格蘭海岸的巨大克萊爾嶺油田的複雜性交叉裂縫網絡的理解,獲取的數據用於優化新井井位部署,同時通過優化利用滑套和層間隔離工具來提高油藏採收率。

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該系統不僅能提供現場壓力、溫度數據,還可以監測井筒的完整性、防砂效果和人工舉升效能,其遠程監控功能減少了常規性井筒干預(如生產測井)對監視操作的需求。對於BP和其他運營商來說,實現海上干預最小化可有效降低運營成本,並減少干預人員進出平臺的次數。總體而言,該系統有助於降低油井生命週期的費用支出。


BP在蘇格蘭近海的一口生產井中安裝試用了這套智能系統,貝克休斯的智能生產系統工程師與運營商合作,協調所有的海上作業。貝克休斯XACT井下聲波遙測服務能夠實時監測下入參數,並在低容許限度的裸眼井段中順利安裝下部完井設備,未發生任何HSE問題。在完成井筒清洗和上部完井後,操作員確認了所有6根光纖的下部和上部完井之間的連接性,即SureCONNECT系統完成了全井筒的成功對接,實現了從井底到地面的光學連續性。


通過安裝光纖地面查詢裝置,將井下數據傳輸到操作員的SCADA系統(即數據採集與監視控制系統),工作人員從光纖儀表上讀取壓力和溫度數據,並查看在整個完井過程中記錄的分佈聲波和溫度傳感道。


BP在第二口井中應用了溼式注水系統,該井在下部完井中部署了用於四個獨立區域的注水器。與之前一樣,在入井工具串中加入了XACT服務工具,利用其導航功能通過裸眼井段。XACT實時數據傳輸可確認井下運行工具串的壓縮量,在地面及時調整下放懸重,引導工具串順利前行。最終,位於海底近1英里處的上部和下部完井之間的6根光纖實現成功連接,在油井生命週期內可對全井筒進行實時監控。此外,該系統還將兩個較低的完井區與SureVIEW 壓力/溫度儀表連接起來,用於連續監測井筒數據和分佈式溫度傳感數據。


操作全程無任何HSE事故發生,比計劃工期提前兩週完成,安裝時間縮短50%。該注入井的壓力和溫度監測數據能夠幫助作業者解釋和比較整個複雜油藏的注入數據。


03. 遠景發展

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未來的技術發展規劃包括從遠程數據收集轉移到遠程驅動與控制。通過收集整個儲層的數據,作業者可以把部署井劃分在若干可以實現獨立控制的區域。


對於生產井,以前只能對兩個或更多的井進行訪問,而現在則可以遠程啟動和區域性生產的獨立控制,可節省大量的資本支出。對於注入井,遠程驅動可能轉變為注入優化控制,以確保達到目的波及效率。


繼續與BP這樣實力雄厚的國際運營商合作,對於開發光纖輔助監控技術而言是至關重要的。這些開發項目將來可為全球各地的運營商帶來生產效益優化,無論他們的資產是在淺海、深海還是在陸地上。

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