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國外井控智能化的發展現狀

發布時間:2020-01-15 15:39   類型:解決方案   人瀏覽
摘要:本文介紹了國外主要石油服務公司Schlumberger、NOV、BakerHughes、ESD和Halliburton在井控智能化裝備及軟件方面的新發展,給我國井控智能化發展提供借鑒。 關鍵詞:防噴器控制系統   實時監測   溢流監測   控制箱 Abstract: This paper introduces the new development of well control intelligent equipment and software of Schlumberger, NOV, BakerHughes, ESD and Halliburton, which are the main foreign oil service companies, and provides reference for the development of well control intelligent in China. Key words:BOP control system   Real-time monitoring   Kick monitoring   POD 【中圖分類號】TE921+.5 【文獻標識碼】B  文章編號1606-5123(2019)11-0066-04 1 引言 在井控系統裝備領域,防噴器作為最重要的井控設備,對于保證鉆井作業順利進行和人身安全具有重要作用,尤其在深海鉆井應用中更是極為關鍵[1]。防噴器(BOP)控制系統作為井控失效的關鍵部件,其可靠性對于保證鉆井安全高效進行極為重要。由于深水鉆井的搶險、逃生和救援極為困難,因此對深水防噴器組及控制系統的技術性能和可靠性要求非常高。目前,國外的主流石油服務公司,都推出了具有自身特色的深水防噴器控制系統[2],在系統可靠性方面提升了很多。 鉆井現場的錯誤判斷將導致錯誤的操作處理,而發生在井控現場的誤操作可能是非常危險的,一旦發生對于任何項目都可能導致成本顯著增加、甚至導致嚴重的的井噴事故;很多井噴事故都帶來嚴重的后果:沉重的經濟損失甚至人員傷亡、高昂的環境代價,像BP墨西哥灣等重大事故更加引起對井噴工況的分析和應急方案的高度重視。因此,在鉆井的每個階段提供動態井控是非常關鍵的。在智能化的風潮下,國外各大石油服務公司推出了智能化的鉆井軟件,具備井涌監測、智能壓井等功能,整體上提升了井控系統的智能化程度,降低了井控的風險。 2 國外井控智能化裝備 2.1 Cameron Mark IV控制系統 Mark IV 高可用性(HA)控制系統為業界第一個三箱(3-POD)水下防噴器控制系統,第三箱(其它兩個為藍箱和黃箱)將鉆井系統可用性的冗余度提高了98%,如圖1所示。 圖1 Cameron Mark IV控制系統 每個控制箱設計簡潔,提高了防噴器控制系統的可靠性。該系統是在通過了長時間現場實際應用后的 Mark III 控制系統的技術基礎之上進行的改進,于2015年由Cameron公司率先推出。2016年Cameron與Schlumberger合并,該系統至今仍是該公司最先進的系統。Mark IV 所帶來的新技術提高了操作的可用性,具備現有技術所達不到的優勢。該系統不僅降低了由于一個控制箱失效而上提堆棧的可能性,同時也降低了防噴器損壞、失效以及環境污染的風險,具有顯著的效果。 Mark 系列的防噴器控制系統主要由復用段(MUX Section)、海底電子模塊(SEM)和平臺控制盤三部分組成,而MUX 部分主要通過 NASMUX 系統實現對防噴器的控制。鉆井作業時,水下控制箱進行防噴器設備進行實時監測,每秒將多組溫度、壓力等監測信號反饋至平臺控制室。溫度、壓力等出現異常時,平臺控制室向水下控制箱發出指令,并將指令傳遞到防噴器,做出響應動作。水下防噴器還可通過水下ROV進行應急操作,大大提高了智能化程度。 2.2 Schlumberger DrillBench & OLGA AB軟件 斯倫貝謝公司的動態鉆井模擬軟件DrillBench是經過幾十年不斷的理論研究、現場實驗并經過油田大量數據驗證而得出的先進的鉆井工程設計、動態模擬與作業軟件,如圖2所示。   圖2 DrillBench動態井控仿真圖 DrillBench結合了壓力模型和二維溫度模型, 不但可以精確計算ECD(井底壓力)和溫度變化,也是唯一一個可以精確計算ESD的軟件工具。在一次井控、二次井控和三次井控方面,斯倫貝謝公司可以提供MPD鉆井、井涌計算和井噴控制完成的軟件服務。其中,斯倫貝謝的高級井噴控制軟件OLGA Advance Blowout Control(ABC)是唯一為鉆井和井控工程師設計的關于三次井控即井噴的市場化應用工具,它可以對不同形式的井噴進行建模:如環空井噴、鉆柱噴出、無鉆柱井噴、BOP泄漏引起的井噴、海底井噴等,并支持不同的壓井方案。該軟件的使用大大提高了井控設備的智能化程度。 2.3 NOV 20,000 psi 深水防噴器控制系統 NOV公司最新推出的20,000psi深水防噴器由新型的RCX控制箱進行控制,如圖3所示。   圖3 NOV 20,000 psi 深水防噴器 隨著新規范的執行,堆棧上提使用更加頻繁,成本增加的同時還降低了效率。NOV已經確定了引起故障的根本原因并通過創新設計消除了他們,提高了可靠性和魯棒性。在不太可能發生故障的情況下,可以在不上提堆棧的情況下檢修和替換RCX控制箱。 RCX控制箱包含LMRP和POD兩個可重用的模塊,具有140個可用功能。控制箱中密封件數量減少67%,EHBS集成聲學功能。帶有壓力補償蓄能器,可以自適應水深;采用輕型法蘭設計。控制系統帶有綜合故障記錄,可以對BOP進行健康監視;不同級別的用戶擁有不同的登錄權限和操作界面。可以通過ROV進行水下作業,如圖4所示。

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