إن المخاطر الكامنة في عمليات التنقيب عن النفط والغاز هائلة، وأخطرها هو عدم اليقين بشأن الضغط في قاع البئر.وفقا للرابطة الدولية لمقاولي الحفر.الحفر بالضغط المُدار (MPD)هي تقنية حفر تكيفية تستخدم للتحكم بدقة في الضغط الحلقي في جميع أنحاء حفرة البئر بأكملها.على مدار الخمسين عامًا الماضية، تم تطوير العديد من التقنيات والأساليب وتحسينها للتخفيف من التحديات الناجمة عن عدم اليقين بشأن الضغط والتغلب عليها.منذ تقديم أول جهاز تحكم دوار (RCD) على مستوى العالم في عام 1968، أصبحت Weatherford رائدة في هذه الصناعة.
باعتبارها شركة رائدة في صناعة MPD، قامت شركة Weatherford بتطوير حلول وتقنيات متنوعة بشكل مبتكر لتوسيع نطاق التحكم في الضغط وتطبيقه.ومع ذلك، فإن التحكم في الضغط لا يقتصر فقط على التحكم في الضغط الحلقي.ويجب أن تأخذ في الاعتبار عددًا لا يحصى من الظروف التشغيلية الخاصة في جميع أنحاء العالم، والتشكيلات المعقدة، والتحديات في مواقع مواقع الآبار المختلفة.بفضل عقود من الخبرة المتراكمة، يدرك الخبراء الفنيون في الشركة أن عملية التحكم الممتازة في الضغط يجب أن تكون مصممة لمواجهة التحديات المختلفة بدلاً من أن تكون نظامًا واحدًا يناسب الجميع لأي تطبيق.واسترشادًا بهذا المبدأ، تم تطوير تقنيات MPD بمستويات مختلفة لتلبية الاحتياجات المختلفة للشركات العاملة، بغض النظر عن مدى صعوبة ظروفها أو بيئاتها.
01. إنشاء نظام حلقة مغلقة باستخدام RCD
يوفر RCD كلاً من ضمان السلامة وتحويل التدفق، وهو بمثابة تقنية للمبتدئين في MPD.تم تطوير أجهزة RCD في الأصل في الستينيات للعمليات البرية، وهي مصممة لتحويل التدفق من الأعلىميزان المدفوعاتلإنشاء نظام تداول حلقة مغلقة.لقد قامت الشركة باستمرار بابتكار وتحسين تكنولوجيا RCD، وحققت نجاحًا ميدانيًا مثبتًا على مدار عدة عقود.
مع توسع تطبيقات MPD في مجالات أكثر تحديًا (مثل البيئات والتحديات الجديدة)، يتم وضع متطلبات أعلى على أنظمة MPD.وقد أدى هذا إلى التقدم المستمر في تكنولوجيا RCD، التي تتميز الآن بضغوط ودرجات حرارة أعلى تصنيفًا، حتى أنها حصلت على مؤهلات للاستخدام في ظروف الغاز النقي من معهد البترول الأمريكي.على سبيل المثال، تتمتع مكونات الختم المصنوعة من مادة البولي يوريثين عالية الحرارة من Weatherford بدرجة حرارة أعلى بنسبة 60% مقارنة بمكونات البولي يوريثين الموجودة.
ومع نضج صناعة الطاقة وتطور الأسواق الخارجية، قامت شركة Weatherford بتطوير أنواع جديدة من أجهزة RCD لمواجهة التحديات الفريدة لبيئات المياه الضحلة والعميقة.يتم وضع RCDs المستخدمة في منصات الحفر في المياه الضحلة فوق سطح BOP، بينما على سفن الحفر ذات الموقع الديناميكي، يتم تثبيت RCDs عادةً أسفل حلقة التوتر كجزء من مجموعة الناهض.بغض النظر عن التطبيق أو البيئة، تظل RCD تقنية بالغة الأهمية، حيث تحافظ على الضغط الحلقي الثابت أثناء عمليات الحفر، وتشكل حواجز مقاومة للضغط، وتمنع مخاطر الحفر، وتتحكم في غزو سوائل التكوين.
02. إضافة صمامات الاختناق للتحكم بشكل أفضل في الضغط
بينما يمكن لـ RCDs تحويل السوائل العائدة، يتم تحقيق القدرة على التحكم بشكل فعال في ضغط حفرة البئر من خلال المعدات السطحية النهائية، وخاصة صمامات الاختناق.إن الجمع بين هذه المعدات مع RCDs يتيح استخدام تقنية MPD، مما يوفر تحكمًا أقوى في ضغوط رأس البئر.يعمل حل الضغط المُدار PressurePro من Weatherford، عند استخدامه جنبًا إلى جنب مع RCDs، على تعزيز قدرات الحفر مع تجنب الحوادث المرتبطة بالضغط في أسفل البئر.
يستخدم هذا النظام واجهة واحدة بين الإنسان والآلة (HMI) للتحكم في صمامات الاختناق.يتم عرض واجهة HMI على جهاز كمبيوتر محمول في مقصورة الحفار أو على أرضية منصة الحفر، مما يسمح للعاملين الميدانيين بالتحكم فعليًا في صمامات الاختناق أثناء مراقبة معلمات الحفر المهمة.يقوم المشغلون بإدخال قيمة الضغط المطلوبة، ومن ثم يحافظ نظام PressurePro تلقائيًا على هذا الضغط عن طريق التحكم في SBP.يمكن ضبط صمامات الاختناق تلقائيًا بناءً على التغيرات في ضغط قاع البئر، مما يتيح تصحيحات سريعة وموثوقة للنظام.
03. الاستجابة التلقائية لتقليل مخاطر الحفر
يُعد حل Victus Intelligent MPD أحد أهم منتجات MPD لشركة Weatherford وأحد تقنيات MPD الأكثر تقدمًا في السوق.يعتمد هذا الحل على تقنيات RCD وصمامات الاختناق الناضجة من Weatherford، مما يرفع مستوى الدقة والتحكم والأتمتة إلى مستويات غير مسبوقة.من خلال دمج معدات الحفر، فإنه يتيح الاتصال بين الآلات، والتحليل في الوقت الحقيقي لظروف البئر، والاستجابات التلقائية السريعة من موقع مركزي، وبالتالي الحفاظ بدقة على ضغط قاع البئر.
على صعيد المعدات، يعمل حل Victus على تعزيز قدرات قياس التدفق والكثافة من خلال دمج أجهزة قياس التدفق الجماعي من Coriolis ومشعب بأربعة صمامات خنق يتم التحكم فيها بشكل مستقل.تأخذ النماذج الهيدروليكية المتقدمة في الاعتبار درجات حرارة السوائل والتكوين، وقابلية انضغاط السوائل، وتأثيرات قطع حفرة البئر لتحديد ضغط قاع البئر في الوقت الحقيقي بدقة.تحدد خوارزميات التحكم بالذكاء الاصطناعي (AI) الحالات الشاذة في حفرة البئر، وتنبه عامل الحفر ومشغلي MPD، وترسل أوامر التعديل تلقائيًا إلى معدات MPD السطحية.ويسمح ذلك بالكشف في الوقت الفعلي عن تدفق/خسائر البئر ويتيح إجراء التعديلات المناسبة على المعدات بناءً على النمذجة الهيدروليكية والتحكم الذكي، كل ذلك دون الحاجة إلى إدخال يدوي من المشغلين.يمكن للنظام، الذي يعتمد على وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs)، أن يتكامل بسهولة في أي مكان على منصة الحفر لتوفير بنية تحتية MPD موثوقة وآمنة.
تساعد واجهة المستخدم المبسطة المستخدمين على الاستمرار في التركيز على المعلمات الرئيسية وإصدار التنبيهات للأحداث المفاجئة.تعمل المراقبة المستندة إلى الحالة على تتبع أداء معدات MPD، مما يتيح إجراء صيانة استباقية.تعمل التقارير الآلية الموثوقة، مثل الملخصات اليومية أو تحليلات ما بعد المهمة، على تحسين أداء الحفر.في عمليات المياه العميقة، يسهل التحكم عن بعد عبر واجهة مستخدم واحدة التثبيت التلقائي للرافعة، والإغلاق الكامل لجهاز العزل الحلقي (AID)، وقفل وفتح RCD، والتحكم في مسار التدفق.بدءًا من التصميم الجيد والعمليات في الوقت الفعلي وحتى ملخصات ما بعد العمل، تظل جميع البيانات متسقة.تتم إدارة التصور في الوقت الفعلي وجوانب التقييم/التخطيط الهندسي من خلال منصة CENTRO Well Construction Optimization.
تتضمن التطورات الحالية استخدام أجهزة قياس التدفق عالي الضغط (المثبتة على الناهض) لتحل محل عدادات شوط المضخة البسيطة لتحسين قياس التدفق.باستخدام هذه التقنية الجديدة، يمكن مقارنة الخصائص الريولوجية وخصائص التدفق الكتلي للسائل الذي يدخل إلى دائرة الحفر ذات الحلقة المغلقة مع قياسات السائل العائد.بالمقارنة مع طرق قياس الطين اليدوية التقليدية ذات ترددات تحديث أقل بكثير، يوفر هذا النظام نماذج هيدروليكية فائقة وبيانات في الوقت الفعلي.
04. توفير تحكم بسيط ودقيق في الضغط والحصول على البيانات
إن تقنيات PressurePro وVictus عبارة عن حلول تم تطويرها لتطبيقات التحكم في الضغط للمبتدئين والمتقدمة، على التوالي.وقد أدركت ويذرفورد أن هناك تطبيقات مناسبة للحلول التي تقع بين هذين المستويين.أحدث حلول Modus MPD للشركة يملأ هذه الفجوة.تم تصميم النظام لتطبيقات مختلفة مثل البيئات ذات درجة الحرارة العالية أو المنخفضة، والمياه البرية والضحلة، وهدف النظام واضح ومباشر: التركيز على مزايا الأداء لتقنية التحكم في الضغط، مما يمكّن الشركات العاملة من الحفر بشكل أكثر كفاءة وتقليل الضغط المرتبط مشاكل.
يتميز حل Modus بتصميم معياري للتثبيت المرن والفعال.توجد ثلاثة أجهزة داخل حاوية شحن واحدة، وتتطلب مصعدًا واحدًا فقط أثناء التفريغ في الموقع.إذا لزم الأمر، يمكن إزالة الوحدات الفردية من حاوية الشحن لوضعها بشكل محدد حول موقع البئر.
يعتبر مشعب الاختناق وحدة واحدة مستقلة، ولكن إذا كانت هناك حاجة لتثبيته ضمن البنية التحتية الحالية، فيمكن تكوين النظام لتلبية المتطلبات المحددة لكل منصة حفر.يتيح النظام، المجهز بصمامين خانقين للتحكم الرقمي، الاستخدام المرن لأي من الصمامين للعزل أو الاستخدام المشترك لمعدلات تدفق أعلى.يعمل التحكم الدقيق في صمامات الاختناق هذه على تحسين ضغط حفرة البئر والتحكم في كثافة التدوير المكافئة (ECD)، مما يتيح حفرًا أكثر كفاءة مع كثافات طين أقل.يدمج المشعب أيضًا نظام حماية الضغط الزائد والأنابيب.
جهاز قياس التدفق هو وحدة أخرى.باستخدام أجهزة قياس التدفق كوريوليس، فإنه يقيس معدلات التدفق العائد وخصائص السوائل، المعترف بها كمعيار صناعي للدقة.ومن خلال بيانات توازن الكتلة المستمرة، يمكن للمشغلين التعرف على الفور على تغيرات الضغط في قاع البئر التي تظهر في شكل شذوذ في التدفق.تعمل الرؤية في الوقت الفعلي لظروف البئر على تسهيل الاستجابات والتعديلات السريعة، ومعالجة مشكلات الضغط قبل أن تؤثر على العمليات.
يتم تركيب نظام التحكم الرقمي ضمن الوحدة الثالثة وهو المسؤول عن إدارة بيانات ووظائف أجهزة القياس والتحكم.تعمل هذه المنصة الرقمية من خلال واجهة HMI للكمبيوتر المحمول، مما يسمح للمشغلين بمشاهدة ظروف القياس مع الاتجاهات التاريخية والتحكم في الضغط من خلال البرامج الرقمية.توفر المخططات المعروضة على الشاشة اتجاهات في الوقت الفعلي لظروف قاع البئر، مما يتيح اتخاذ قرارات أفضل واستجابات أسرع بناءً على البيانات.عند التشغيل في وضع الضغط الثابت في قاع البئر، يمكن للنظام تطبيق الضغط بسرعة أثناء فترات الاتصال.ومن خلال ضغطة زر بسيطة، يقوم النظام تلقائيًا بضبط صمامات الاختناق لتطبيق الضغط المطلوب على حفرة البئر، مع الحفاظ على ضغط ثابت في قاع البئر دون تدفق.يتم جمع البيانات ذات الصلة وتخزينها لتحليل ما بعد العمل ونقلها من خلال واجهة نظام نقل معلومات الآبار (WITS) لعرضها على منصة CENTRO.
من خلال التحكم تلقائيًا في الضغط، يمكن لحل Modus الاستجابة بسرعة لتغيرات الضغط في قاع البئر، وحماية الموظفين، وبئر البئر، والبيئة، والأصول الأخرى.وكجزء من نظام سلامة حفرة البئر، يتحكم حل Modus في كثافة التدوير المكافئة (ECD)، مما يوفر طريقة موثوقة لتعزيز السلامة التشغيلية وحماية سلامة التكوين، وبالتالي تحقيق الحفر الآمن ضمن نوافذ أمان ضيقة مع متغيرات متعددة ومجهولات.
تعتمد Weatherford على أكثر من 50 عامًا من الخبرة وآلاف العمليات وملايين ساعات التشغيل لتلخيص الأساليب الموثوقة، مما يجذب شركة تشغيل مقرها أوهايو لنشر حل Modus.في منطقة Utica Shale، احتاجت الشركة المشغلة إلى حفر حفرة بئر بقطر 8.5 بوصة للوصول إلى العمق التصميمي لتلبية أهداف تكلفة الإنفاق المصرح بها.
ومقارنة بوقت الحفر المخطط له، أدى حل Modus إلى تقليل وقت الحفر بنسبة 60%، مما أدى إلى استكمال قسم البئر بالكامل في رحلة واحدة.وكان مفتاح هذا النجاح هو استخدام تقنية MPD للحفاظ على كثافات الطين المثالية داخل القسم الأفقي المصمم، مما يقلل من خسائر الضغط المتداول في حفرة البئر.كان الهدف هو تجنب الأضرار المحتملة للتكوينات الناتجة عن الطين عالي الكثافة في التكوينات ذات مستويات الضغط غير المؤكدة.
خلال مراحل التصميم الأساسي وتصميم البناء، تعاون الخبراء الفنيون لدى Weatherford مع الشركة المشغلة لتحديد نطاق البئر الأفقي وتحديد أهداف الحفر.حدد الفريق المتطلبات وأنشأ خطة لتقديم جودة الخدمة التي لم تنسق تنفيذ المشروع والخدمات اللوجستية فحسب، بل خفضت أيضًا التكاليف الإجمالية.أوصى مهندسو Weatherford بحل Modus باعتباره الخيار الأفضل للشركة المشغلة.
بعد الانتهاء من التصميم، أجرى موظفو Weatherford الميدانيون مسحًا للموقع في أوهايو، مما سمح للفريق المحلي بإعداد موقع العمل ومنطقة التجميع وتحديد المخاطر المحتملة والقضاء عليها.وفي الوقت نفسه، قام خبراء من تكساس باختبار المعدات قبل الشحن.وحافظ هذان الفريقان على التواصل المستمر مع الشركة المشغلة لتنسيق تسليم المعدات في الوقت المناسب.بعد وصول معدات Modus MPD إلى موقع الحفر، تم إجراء التركيب والتشغيل بكفاءة، وقام فريق Weatherford بسرعة بتعديل تخطيط تشغيل MPD لاستيعاب التغييرات في تصميم الحفر الخاص بالشركة المشغلة.
05. التطبيق الناجح في الموقع
ومع ذلك، بعد وقت قصير من هبوط البئر، ظهرت علامات الانسداد في حفرة البئر.وبعد المناقشة مع الشركة المشغلة، قدم فريق MPD التابع لشركة Weatherford أحدث خطة تشغيلية لمعالجة المشكلة.كان الحل المفضل هو زيادة الضغط الخلفي مع رفع كثافة الطين ببطء بمقدار 0.5ppg (0.06 SG).سمح ذلك لجهاز الحفر بمواصلة الحفر دون انتظار تعديلات الطين ودون زيادة كثافة الطين بشكل كبير.ومن خلال هذا التعديل، تم استخدام نفس مجموعة حفر قاع البئر للحفر حتى العمق المستهدف للقسم الأفقي في رحلة واحدة.
طوال فترة التشغيل، قام حل Modus بمراقبة التدفق والخسائر في حفرة البئر بشكل فعال، مما سمح للشركة المشغلة باستخدام سوائل الحفر ذات الكثافات المنخفضة وتقليل استخدام الباريت.وكمكمل للطين منخفض الكثافة في حفرة البئر، قامت تقنية Modus MPD بتطبيق الضغط الخلفي بشكل فعال على رأس البئر للتعامل بسهولة مع ظروف قاع البئر المتغيرة باستمرار.عادةً ما تستغرق الطرق التقليدية ساعات أو يومًا لزيادة كثافة الطين أو تقليلها.
ومن خلال تطبيق تقنية Modus، قامت الشركة المشغلة بالحفر إلى العمق المستهدف قبل تسعة أيام من أيام التصميم (15 يومًا).بالإضافة إلى ذلك، من خلال تقليل كثافة الطين بمقدار 1.0 جزء لكل جالون (0.12 سان جرمان) وضبط الضغط الخلفي لموازنة ضغوط قاع البئر والتكوين، خفضت الشركة المشغلة التكاليف الإجمالية.باستخدام حل Weatherford هذا، تم حفر مقطع أفقي يبلغ 18000 قدم (5486 مترًا) في رحلة واحدة، مما أدى إلى زيادة معدل الاختراق الميكانيكي (ROP) بنسبة 18% مقارنة بأربعة آبار تقليدية قريبة.
06.النظرة المستقبلية لتقنية MPD
الحالات المذكورة أعلاه، حيث يتم إنشاء القيمة من خلال تحسين الأداء، هي مجرد مثال واحد على التطبيق الأوسع لحل Modus الخاص بشركة Weatherford.بحلول عام 2024، سيتم نشر مجموعة من الأنظمة في جميع أنحاء العالم لزيادة توسيع استخدام تكنولوجيا التحكم في الضغط، مما يسمح لشركات التشغيل الأخرى بفهم وتحقيق قيمة طويلة الأجل مع عدد أقل من المواقف المعقدة وجودة أعلى لبناء الآبار.
لسنوات عديدة، طبقت صناعة الطاقة تكنولوجيا التحكم في الضغط فقط أثناء عمليات الحفر.لدى Weatherford وجهة نظر مختلفة حول التحكم في الضغط.إنه حل لتحسين الأداء ينطبق على العديد من فئات آبار النفط، إن لم يكن جميعها، بما في ذلك الآبار الأفقية والآبار الاتجاهية وآبار التطوير والآبار متعددة الأطراف والمزيد.ومن خلال إعادة تحديد الأهداف التي يمكن أن يحققها التحكم في الضغط في حفرة البئر، بما في ذلك التدعيم وتشغيل الغلاف والعمليات الأخرى، تستفيد جميعها من حفرة البئر المستقرة، مما يؤدي إلى تجنب انهيار حفرة البئر وتلف التكوينات مع زيادة الكفاءة.
على سبيل المثال، يسمح التحكم في الضغط أثناء عملية التثبيت للشركات العاملة بمعالجة أحداث قاع البئر بشكل أكثر استباقية مثل التدفق والخسائر، وبالتالي تحسين عزل المناطق.يعتبر الأسمنت الذي يتم التحكم فيه بالضغط فعالاً بشكل خاص في الآبار ذات نوافذ الحفر الضيقة أو التكوينات الضعيفة أو الهوامش الدنيا.يتيح تطبيق أدوات وتقنيات التحكم في الضغط أثناء عمليات الإنجاز سهولة التحكم في الضغط أثناء تركيب أدوات الإنجاز، مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة التشغيلية وتقليل المخاطر.
تحكم أفضل في الضغط ضمن نوافذ التشغيل الآمنة وينطبق على جميع الآبار والعمليات.ومع الظهور المستمر لحلول Modus وأنظمة التحكم في الضغط المصممة خصيصًا لتطبيقات مختلفة، أصبح التحكم في الضغط في المزيد من آبار النفط ممكنًا الآن.يمكن أن توفر حلول Weatherford تحكمًا شاملاً في الضغط، وتقليل الحوادث، وتحسين جودة حفرة البئر، وزيادة استقرار حفرة البئر، وتعزيز الإنتاج.
وقت النشر: 20 مارس 2024