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  • 數字油田加速實現完井創新

    時間:2022-04-25 15:38 來源:《石油與裝備》 作者:編譯李智鵬 點擊:

    利用數字油田和構建適合用途的業務分析,使勘探與開發和服務公司能夠駕馭市場力量、管理能源轉型、自動化流程、控制成本、減少碳排放,以更短的時間交付更好的油氣井。將數據作為“新石油”,知道如何從一個數字油田中獲得價值,使其產生財富,可能決定著油田行業參與者的成敗。就像工程學和其他塑造底線的學科一樣,數字技能與創新對一個公司來說在不斷變化的經濟和能源轉型中的成長能力正變得愈發重要。

    與鉆井行業不同,數字油田普遍認可長期建立起來的工藝流程和數據標準,而完井技術則獲得了不斷的快速發展,這種爆炸式的發展導致了標準化的缺失。為了跟上數字油田的快速發展,石油和天然氣生產商、油田服務公司和軟件開發商必須制定一個戰略,圍繞所有的完井工藝流程采用統一、公開分享看法的協作方法來不斷地進行創新。這種共同的觀點將使所有相關方都能參與創建新的、適合于用途的數字解決方案。對數字創新者的回報是巨大的,包括降低運營成本,增加油井產量、后勤物流優勢、減少環境影響,以及憑借精干團隊實現更多成就的能力。那么,我們怎樣才能做到這些呢?

    開放與協作的新高度
    典型的完井作業可能有數百甚至數千個來自裂縫擴散、泵注作業、測井記錄儀和其它來源流入的數據通道。多個承包商增加了多層數據管理的復雜性,然后將其推送給運營商進行分類和梳理。很多時候,服務公司最終會與他們的客戶展開競爭,以決定一些不匹配的數據源中哪一個將作為他們“單一的事實版本”。由此產生的數據爭論、格式化和數據清理的周期相當耗時和效率低下。
     
    圖1
    為了在數字油田實現最佳的企業業績,企業必須解決這種總體的數據困境。這就是NexTier公司(一家美國領先的綜合陸上完井作業提供商)總部位于美國休斯頓的NexHub數字中心接下來要實現的目標,見圖1(從一個集中的遠程位置,NexTier的NexHub數字中心支持實時完井作業),該中心2018年開始運行。NexHub團隊最初的主要任務是監測設備運行狀況,后來又穩步開發了其它功能,能力不斷拓展。2020年,他們組建了一個數字操作工程團隊,可遠程處治現場出現的問題,以及一個以數字方式簡化井場材料和設備采購與交付的物流控制塔。

    24/7全天候運行的支持中心旨在從根本上解決井場數據管理的挑戰,將所有的完井數據匯集在一個共同、一致和受質量控制的集合數據集中,為NexTier公司服務熱線和客戶提供一個共享見解的能力,為強大的新數據和經營性協同效應打開了大門。

    通過數字化整合的完井數據,NexTier為實時、遠程作業支持奠定了基礎,以實時、單一的事實版本豐富了流程,提供了與壓裂、促產效率、CNG(compressed natural gas)管理、支撐劑、化學品、測井、泵注、物流及后勤等相關數據。

    通過分析可視化數據管道
    在開創了對完井數據實施廣度和深度集合、標準化及維護質量控制的新方法后,NexTier尋求提供一個在客戶層面可普遍使用的數據可視化平臺,為了將該公司一流的NexHub數字基礎設施與一流的數據可視化平臺相結合,NexTier已與Corva(油氣實時數據和分析領域的新興領軍者,擁有一個基于云和100多個應用的鉆完井平臺)合作,Corva的鉆井分析可視化應用已在全球多個超級石油巨頭,包括大型石油公司和獨立公司的數百部鉆井平臺上被廣泛采用。目標是為完井領域建立一個類似的可視化平臺,客戶和NexTier的工作人員都能在平臺上查看相同的數據流,評估和優化相同的KPIs(Key performance indicators關鍵績效指標),從相同的實時洞察中受益。

    大約在NexHub數字中心組建的同時,Corva推出了他的實時完井優化平臺,該平臺已演變成40多個離散分析法,涵蓋壓裂、測井和鉆塞。這些Apps(應用程序)通過云端和一個本地移動的蘋果和安卓設備的App提交,使完井團隊能夠通過Web游覽器、智能手機或平板電腦即可開始利用該技術。 Corva的完井優化平臺與NexHub數字中心在2021年成為合作伙伴中接洽,將NexTier在完井作業和數據管理方面的廣泛血統與Corva豐富的數據可視化結合在一起。因此,每一個NexTier的壓裂客戶,無論大小,現在都前所未有的擁有了可訪問一致的高質量完井數據、自動化增強功能、增加的工程專業知識以及更高開發潛能的能力,以提高完井績效。

    實現實時、遠程壓裂監測
    當一個共同的客戶(二疊紀盆地一家大的石油公司)能讓NexTier和Corva利用他們組合的數字能力使有經驗的決策者能從遠程或異地控制完井處治時,一個展示NexTier和Corva合作伙伴價值的早期機會出現了。為了在現實世界中對一個備受矚目的作業進行概念驗證,他們創建了一個定制的數字化計劃,使客戶能夠遠程處理多個井場,同時還能改善可擴展性和降低安全風險以及使用更少的人員。

    通過實時訪問NexTier的數據管道和Corva的完井儀表板,該團隊能在整個完井過程中查看無數個“關鍵績效指標”,包括處理圖、化學品和支撐劑使用情況、壓裂級設計與實際裂縫傳播相比較、以及其它關鍵指標。最初的遠程壓裂管理是在距離該團隊正在完井的井僅100ft的地方進行的,而且在遠程完井的每個連續壓裂級半徑都從主井向外延伸了數百英尺,然后再延伸數千英尺。最終,這些概念驗證在56英里外的106級完井后結束。正如測試團隊預期的那樣,使用遠程人員進行壓裂管理不會導致停機時間增加。
     
    圖2
    在完井管理方面,這種運作在提供完全的數據透明、整合井場業務、改進運營協同以及緩解井場面臨的安全風險方面取得的重大進展,見圖2(功能失調的完井數據管理與運營商、服務公司和軟件供應商圍繞共享視圖和單一事實版本協作的比較)。通過減少遠程頁巖油氣田地面人員部署的需求,許多關鍵人員現在可以遠程完成他們的工作,并進行密切的協作,這讓工作人員能同時監測、控制和支持多級壓裂作業。這對精通技術的行業新手來說是個好兆頭,他們敏銳地適應了按需應變的數字世界。

    下一波的完井創新浪潮
    在Dev Center平臺上構建的首批完井應用程序之一是Corva與MGB油田解決方案(一家總部位于美國休斯頓的技術公司)之間的一項聯合計劃,MGB是一家提高運營效率、安全性和盈利能力的完井設備制造商。該公司與Corva合作,為其泵注設備創建了一個配套的app,旨在為客戶實現燃料優化和成本效益。

    不必要的怠速需要更頻繁的加油操作,這不但對設備造成磨損和損壞,也給環境帶來了危害。該app通過實時分析發動機轉速、油耗、馬力、發動機小時數、怠速位置和擋位選擇來自動優化怠速。MGB公司還通過在Corva應用商店提供購買功能,將其燃油優化應用貨幣化。它是Corva與其合作伙伴和第三方開發者設計的眾多app中一個正在不斷成長的生態系統。

    雙燃料壓裂隊能通過將天然氣納入燃料組合來取代大部分柴油消耗,這已被許多服務公司吹捧為一個輕松的勝利,也將自動降低運營成本和提高ESG績效。然而,即使是評級最高的Tier 4雙燃料裝置也需要一個微妙的運行參數的平衡,以提供最佳的柴油取代和減排、特定燃料混合物、泵速、刺激壓力和環境的績效標準,提供由柴油取代的成本降低,以及降低排放。
     
    圖3
    利用Dev Center的功能和合作效率,NexTier和Corva正在建立一個首創的NexHub應用程序,見圖3(NexHub用于監控雙燃料壓裂隊績效的柴油替代app),該app會顯示柴油替代數據,以幫助優化NexTier雙燃料壓裂隊的績效。NexHub應用程序會顯示作業績效和設備KPIs的實時走勢,包括:燃料混合物、柴油替代百分比、發動機平均負載和燃氣管線壓力,app將提供一個清晰的視圖,幫助作業人員確保每臺雙燃料發動機最大限度地使用天然氣,見圖4(Corva的完井儀表板,顯示壓裂作業的KPIs和NexHub的柴油替代應用)。憑借疊加階段數據和進行追憶分析的能力,新app還可被集成到Corva的完井儀表板中,將柴油替代數據和實時設備統計數據與處理數據和其它apps數據同窗顯示,以供應用。
     
    圖4
    除了遠程壓裂管理和早期Dev Center的成功,Corva和NexTier之間的合作創新正在加速發展。雙方目前正在合作開發多個NexHub應用程序,包括NexWatch鄰井監控、LateralScience優化完井作業,及其綜合的IntelliStim壓裂優化系統。NexHub數字中心在Dev Center平臺上構建的應用程序還能充分利用大量的應用程序編程接口來訪問鉆探期間捕獲的地質力學數據。這也進一步使完井團隊(例如使用NexTier公司LateralScience方法的團隊)能夠改進壓裂堵塞和級群的位置,調整泵注時間表,根據巖石特性實施處治。

    我們行業創新的未來將圍繞共同合作——軟件開發人員、服務公司和E&P公司,他們都是利益相關者,利用彼此的核心優勢——創造比各自優勢總和更大的價值。利用數字油田和構建適合用途的業務分析,E&Ps和服務公司獲得了他們所需的駕馭市場力量、管理能源轉型、自動化流程、控制運營和開發成本、減少碳排放的靈活性,以更短的時間交付更好的油氣井。
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