Trong hoạt động khoan giếng thẳng đứng, các sự cố như độ lệch nghiêng của lỗ quá mức, quỹ đạo trượt bên ngoài vùng mục tiêu và hoạt động chệch hướng tốn kém vẫn là những thách thức dai dẳng trong ngành dầu khí. Theo truyền thống, các nhóm hiện trường thường quy những lỗi này là do lỗi vận hành chẳng hạn như trọng lượng quá lớn trên mũi khoan, cấp ống không đều hoặc hướng mặt dụng cụ bị lệch. Tuy nhiên, các báo cáo sự cố từ nhiều khu vực vận hành cho thấy một mô hình nhất quán: cùng một máy khoan đạt được quỹ đạo tuân thủ đầy đủ khi vận hành ở chế độ thông số được tối ưu hóa. Vấn đề không phải là lỗi của con người mà là do thiếu khung kiểm soát tham số hệ thống tích hợp hợp lý thiết kế lắp ráp lỗ đáy, đo lường trong khi sử dụng khoan và tối ưu hóa tham số khoan.
Hiểu cơ chế sai lệch
Độ nghiêng của lỗ không xảy ra ngay lập tức; nó tích lũy dần dần khi quá trình khoan tiến triển thông qua các loại hình thành và thạch học khác nhau. Nguyên nhân chính gây ra sai lệch bao gồm các lực làm lệch hình thành tự nhiên, trong đó ở các thành tạo lõm có góc nghiêng vượt quá 10 độ, mũi khoan có xu hướng trôi dọc theo hướng bình thường của mặt phẳng địa tầng. Các hình dạng cứng mềm- xen kẽ làm trầm trọng thêm hiệu ứng này vì mũi khoan ưu tiên khoan các lớp mềm hơn. Thống kê từ nhiều khối chỉ ra rằng trong các khoảng thời gian có độ sâu hình thành từ 15 đến 30 độ, góc lỗ tăng từ 2 đến 4 độ trên 100 mét được khoan mà không có bất kỳ biện pháp giảm thiểu nào. Sự phối hợp WOB{11}}RPM dưới mức tối ưu càng làm trầm trọng thêm vấn đề này, vì trọng lượng quá lớn trên mũi khoan khiến dây khoan bị vênh và lực bên tăng lên đẩy mũi khoan ra khỏi phương thẳng đứng.
Lực hình thành tự nhiên: Góc nghiêng trên 10 độ gây ra độ trôi tăng dần từ 2 đến 4 độ trên 100 mét.
WOB-Mất cân bằng RPM: WOB quá mức gây ra hiện tượng vênh trong khi RPM cao gây ra hiện tượng xoáy dây.
Độ cứng BHA: Các bộ ổn định bị mòn có khe hở vượt quá 3 mm sẽ loại bỏ các điểm trục quan trọng.
Chọn BHA phù hợp: Con lắc so với Toàn bộ-Lỗ
Việc chọn cấu hình lắp ráp lỗ đáy không chính xác dẫn đến kết quả kiểm soát quỹ đạo phản tác dụng. Con lắc BHA sử dụng trọng lực để tạo ra lực con lắc phục hồi đẩy mũi khoan về phía thấp của lỗ, chống lại sự hình thành-gây ra độ lệch. Cấu hình này lý tưởng cho lực hình thành vừa phải với góc nghiêng dưới 20 độ và nó đặc biệt hiệu quả để điều chỉnh độ nghiêng hiện có đã phát triển. Hiệu suất tối ưu yêu cầu kiểm soát WOB nghiêm ngặt trong khoảng từ 60 đến 80 kN, với những sai lệch ngoài cửa sổ này làm giảm hiệu quả của con lắc tới 40%.
Ngược lại, BHA đầy đủ{0}}lỗ hoặc đóng gói sử dụng ba đến bốn bộ ổn định cách đều nhau để tập trung dây khoan và khóa quỹ đạo tại chỗ một cách hiệu quả. Mặc dù cách lắp ráp này rất tuyệt vời để duy trì góc ở các phần thẳng đứng và tiếp tuyến nhưng nó không thể điều chỉnh độ lệch hiện có. Một cạm bẫy nghiêm trọng và thường xuyên được quan sát thấy là việc triển khai một cụm lỗ-toàn bộ để ổn định giếng giếng vốn đã bị lệch, giúp khóa lỗi một cách hiệu quả và ngăn chặn mọi sự điều chỉnh tự nhiên. Cách thực hành đúng đòi hỏi phải sử dụng tuần tự cụm con lắc để hiệu chỉnh chủ động, sau đó là cụm lỗ-đầy đủ để ổn định thụ động sau khi phương thẳng đứng được khôi phục.
MWD: Từ đo lường phản ứng đến kiểm soát chủ động
Mặc dù việc đo lường hệ thống khoan hiện là thiết bị tiêu chuẩn trên hầu hết các giàn khoan nhưng tiện ích của chúng thường chỉ giới hạn ở việc-xác thực sau khoan hoặc điều mà người vận hành gọi là khám nghiệm tử thi giếng khoan. Sự thay đổi trong ngành phải hướng tới-giám sát theo thời gian thực và dự đoán xu hướng. Bằng cách đọc dữ liệu độ nghiêng và góc phương vị cứ sau 3 đến 5 mét trong quá trình khoan, đội kỹ thuật có thể vẽ biểu đồ xu hướng sai lệch và can thiệp khi mức độ nghiêm trọng của chân không tiếp cận 0,5 độ trên 30 mét, tránh các đợt điều chỉnh lớn sẽ tiêu tốn thời gian của giàn khoan từ 12 đến 24 giờ. Trong phần xây dựng, hướng của mặt dụng cụ phải được xác minh sau mỗi 0,5 đến 1 mét tiến lên, vì một mức độ sai lệch hướng duy nhất có thể dẫn đến dịch chuyển ngang từ 2 đến 3 mét ở độ sâu vùng mục tiêu.
Tối ưu hóa cửa sổ vận hành WOB{0}}RPM
Các điều chỉnh-tham số đơn lẻ chẳng hạn như chỉ tăng tốc độ quay để cải thiện tốc độ thâm nhập thường không hiệu quả trong các quỹ đạo giếng phức tạp. Người vận hành phải xác định một điểm kết hợp trong đó cả ROP và độ ổn định quỹ đạo cùng tồn tại đồng thời. Điều này liên quan đến việc tăng dần WOB theo các bước 10 kN trong khi theo dõi xu hướng nghiêng của MWD để xác định giới hạn trên trước khi độ lệch bắt đầu tăng tốc. Trong các phần xây dựng nơi đường dẫn giếng chuyển từ thẳng đứng sang lệch, cửa sổ vận hành sẽ thu hẹp đáng kể. Các phương pháp thực hành tốt nhất trong ngành đề xuất giảm WOB xuống 70 đến 80 phần trăm giới hạn mặt cắt dọc và đồng thời giảm tốc độ quay từ 10 đến 15 phần trăm để duy trì khả năng kiểm soát quỹ đạo đáng tin cậy.
Kết luận: Xây dựng một-Hệ thống điều khiển vòng lặp khép kín
Kiểm soát quỹ đạo hiệu quả phụ thuộc vào một chu trình-vòng khép kín của việc tối ưu hóa tham số, giám sát-theo thời gian thực và hành động khắc phục kịp thời. Một nhà điều hành đang triển khai hệ thống cảnh báo ba màu có cấu trúc-dựa trên ngưỡng mức độ nghiêm trọng của dogleg đã nâng tỷ lệ đạt mục tiêu của họ từ 78% lên 96% và loại bỏ hoàn toàn các sự cố chệch hướng trong khoảng thời gian sáu{6}}tháng.
Để biết thêm thông tin, vui lòng liên hệ với China Vigor theo số info@vigorpetroleum.com hoặc gọi +0086 29 81161513.
