數(shù)字時(shí)代管控油氣井健全性的實(shí)用技術(shù)
時(shí)間：2020-08-10 10:36
來(lái)源：
作者:編譯 李曉生
任何類型的油氣井活動(dòng)都會(huì)涉及石油天然氣勘探與開(kāi)發(fā)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。油氣行業(yè)在壓力下與碳?xì)浠衔锎蚪坏?，因此，自然地?duì)人、環(huán)境和設(shè)備帶來(lái)一定的風(fēng)險(xiǎn)。采用可靠的數(shù)字軟件來(lái)管控井的風(fēng)險(xiǎn)當(dāng)今已成為一種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。越來(lái)越多的石油公司正利用數(shù)字技術(shù)來(lái)構(gòu)建一種主動(dòng)和完整的井的健全性（以下簡(jiǎn)稱：井健）方法。此外，擁有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的井的屏障圖表（以下簡(jiǎn)稱：井屏圖表）的通用存儲(chǔ)庫(kù)，其好處是不但能降低風(fēng)險(xiǎn)，還能為該行業(yè)帶來(lái)長(zhǎng)期價(jià)值。
采用雙屏障理念（以下簡(jiǎn)稱：雙屏理念），石油公司正使用基于云的井屏圖表作為管控油氣井健全性和降低風(fēng)險(xiǎn)的邏輯起點(diǎn)。圖1，Wellbarrier插圖工具（以下簡(jiǎn)稱：井屏插圖工具）被譽(yù)為“數(shù)字斯倫貝謝技術(shù)”，作為管控油氣井健全性的一部分，該技術(shù)可幫助石油公司可視化、分發(fā)共享和記錄他們的井。
圖1
采用雙屏理念的數(shù)字井屏圖表，這種應(yīng)用為石油公司提供了一個(gè)保護(hù)其油氣井的起點(diǎn)，防止事件升級(jí)或演變?yōu)槭鹿省４送?，各學(xué)科的工程師們除了使用如Excel、Visio和PowerPoint這類程序外，還依賴一種更可靠的省時(shí)方法來(lái)創(chuàng)建井屏圖表。數(shù)字技術(shù)，如井屏插圖工具（見(jiàn)圖1）為工程師們提供了更快、更有效和更安全的方法來(lái)定義和保護(hù)其井的屏障。
雙屏理念
屏障具有控制壓力和碳?xì)浠衔锏哪芰土Χ取＝M織和實(shí)施的解決方案只是幫助流程順利執(zhí)行的潤(rùn)滑劑。雙屏理念側(cè)重于緩解井的風(fēng)險(xiǎn)，一個(gè)主屏障，一個(gè)次屏障或第二屏障對(duì)其進(jìn)行支持。為海上勘探與開(kāi)發(fā)部門制定標(biāo)準(zhǔn)的挪威組織NORSOK將油井屏障定義為一個(gè)或多個(gè)從屬于油井屏障元素（以下簡(jiǎn)稱：井屏元素）的包絡(luò)，這些屏障元素阻止流體或氣體不經(jīng)意地從地層流出，流入另一個(gè)地層或地表。見(jiàn)圖2，雙屏理念是指有兩個(gè)屏障就位，幫助石油公司保護(hù)其井的活動(dòng)并降低風(fēng)險(xiǎn)。
圖2
根據(jù)雙屏理念（見(jiàn)圖2），當(dāng)一個(gè)含有地層壓力的蓋層被移除時(shí)，需要一個(gè)主屏障，也就是第一個(gè)阻止源流的物體來(lái)取代這一蓋層。這個(gè)屏障必須在任何已下井的套管內(nèi)外發(fā)揮作用。第二屏障，即阻止源流的第二個(gè)物體，必須被創(chuàng)建，以支持或輔助主屏障，獨(dú)立于主屏障包絡(luò)，第二屏障包絡(luò)是為防止因主屏障包絡(luò)破裂而導(dǎo)致源流而建立的。運(yùn)用雙屏理念的主要好處是每當(dāng)壓力從井內(nèi)逸出時(shí)總是有保護(hù)。這提供了一個(gè)“腰帶加背帶”的信心，給了我們保障油井活動(dòng)和降低風(fēng)險(xiǎn)一個(gè)可靠的設(shè)計(jì)。如果沒(méi)有兩個(gè)獨(dú)立的屏障，了解與每個(gè)元素有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)則更為重要。
井屏圖表
一些監(jiān)管機(jī)構(gòu)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建議，應(yīng)使用井屏圖表來(lái)證明存在兩個(gè)獨(dú)立的屏障。挪威組織NORSOK標(biāo)準(zhǔn)D-010：鉆井和修井作業(yè)中的井健建議，作為一種實(shí)用方法，應(yīng)開(kāi)發(fā)井屏圖表，以證明和說(shuō)明一口井存在已定義的主屏障和次屏障。此外，應(yīng)為每口井的活動(dòng)和作業(yè)準(zhǔn)備井屏圖表。井屏圖表是井屏插圖工具的支柱，該工具是作業(yè)公司保護(hù)其油氣井的一種強(qiáng)有力的、基于云的軟件解決方案，旨在降低成本及保持井的健全性。斯倫貝謝這一技術(shù)幫助工程師們可視化、分發(fā)共享和記錄他們的井。
井屏插圖工具以精湛和用戶友好的方式生成井屏圖表，幫助所有學(xué)科的工程師們?cè)趲追昼姸菐仔r(shí)內(nèi)創(chuàng)建起連續(xù)一致的井屏圖表。該工具還可通過(guò)公共存儲(chǔ)庫(kù)在最短的時(shí)間內(nèi)為用戶做出設(shè)計(jì)，讓用戶知道在哪兒能找到最新和最準(zhǔn)確的油氣井信息。此外，通過(guò)對(duì)整個(gè)油氣井生命周期信息的積極使用，還會(huì)帶來(lái)一種內(nèi)在的質(zhì)量保證。
井屏插圖工具可幫助石油公司提高一口井整個(gè)生命周期內(nèi)所有作業(yè)的生產(chǎn)效率，同時(shí)還能提高安全標(biāo)準(zhǔn)，以保護(hù)其油氣井并最大限度地減少潛在的損失，使所有的工程師和決策者們都能看到相同、清晰的畫面，更好的溝通和分享在管控油氣井健全性方面的共同理解。
利用井屏插圖工具，已準(zhǔn)備了6萬(wàn)多口井的井屏說(shuō)明，井屏插圖工具已演變?yōu)榫翀D樣的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。迄今為止，井屏軟件在全球45個(gè)國(guó)家擁有超過(guò)4000多個(gè)用戶。采用這種數(shù)字井屏解決方案已幫助了全球超過(guò)40多家石油公司或運(yùn)營(yíng)商提高了他們的業(yè)績(jī)和效率，并在油氣井項(xiàng)目和作業(yè)中推進(jìn)了他們的安全決策。
管理龐大的油氣井群
一家大型國(guó)際石油公司使用井屏插圖工具中的井屏圖表工作流程成功地管理著一個(gè)龐大的油氣井群。在審視井的健全性、提高管控油氣井風(fēng)險(xiǎn)的一致性和連續(xù)性方面，井屏原理提供了一個(gè)公共方法。石油公司最初面臨的挑戰(zhàn)是找到一種評(píng)估油氣井機(jī)械或物理健全性的公共方法。采用井屏插圖工具，結(jié)合其原理和示意圖，提供了一個(gè)定義和評(píng)估油氣井健全性的綜合方法。石油公司運(yùn)用該軟件來(lái)管理他們龐大和多樣化的油氣井群，包括深水油氣井作業(yè)。
公司評(píng)估油氣井健全性的團(tuán)隊(duì)采取以下方法為油氣井準(zhǔn)備井屏圖表：井屏培訓(xùn)；數(shù)據(jù)采集；對(duì)井進(jìn)行分類及定義井屏元素；井屏圖表繪制；及驗(yàn)證。附有井屏圖表的井屏原理為定義和評(píng)估油氣井機(jī)械或物理健全性提供了一套全面綜合的方法。這一過(guò)程很簡(jiǎn)單，可快速輕松地應(yīng)用于整個(gè)龐大井群的各種井型。
三個(gè)主要好處是：該軟件可幫助用戶快速顯示井屏包絡(luò)的狀態(tài)，并向用戶保證任何計(jì)劃的活動(dòng)都符合和遵守內(nèi)部政策和地方法規(guī)；通過(guò)采用井屏插圖工具，而不是多種Excel表格，在海上幾分鐘內(nèi)就可記錄屏障包絡(luò)的變化；該軟件易于使用，能快速繪制擬議的屏障定義，從而更好的了解利益相關(guān)方之間井屏和井健的狀態(tài)。這種一致性的方法提高了評(píng)估油氣井和管控風(fēng)險(xiǎn)整個(gè)進(jìn)程的效率、準(zhǔn)確性和速度。
風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
除了工具的核心功能外，井屏工具的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估功能也是一個(gè)選項(xiàng)，它能讓工程師們做出一個(gè)目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和他們所操作的井的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)排序，利用井屏包絡(luò)定義作為一個(gè)評(píng)估基礎(chǔ)，并基于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的5x5的風(fēng)險(xiǎn)容差矩陣，主要目標(biāo)是遏制風(fēng)險(xiǎn)。在專注于遏制時(shí)，其它風(fēng)險(xiǎn)，如環(huán)境、設(shè)備和成本損失，也被考慮在內(nèi)。 這種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估通過(guò)一種規(guī)范化算法比較所有的井型或單井間相互比較；不同的井和不同的環(huán)境狀況可以在同等條件下進(jìn)行比較，以建立公司的總體概況。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估預(yù)先填充了所有相關(guān)井屏元素的故障模式，具有管理者可調(diào)整的預(yù)設(shè)故障概率。
完成功能
該軟件最新的升級(jí)是一個(gè)完成功能，一個(gè)給予工程師們準(zhǔn)確和清晰的選項(xiàng)，以一致的完成圖和裝配制圖進(jìn)行井的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。工程師們可以完全控制每口井組件制造的精度和正確屬性，該功能提供了一個(gè)高級(jí)的概觀游覽，只需單擊鼠標(biāo)即可訪問(wèn)任何組件的詳情信息。
工程師們?cè)谝粋€(gè)地方接收所有的組件信息，信息是一致的，羅列和呈現(xiàn)在一頁(yè)紙上。在鉆一口井和進(jìn)行完井作業(yè)時(shí)，工程師們通常從一個(gè)成品（他們想對(duì)井做什么或執(zhí)行什么作業(yè)）開(kāi)始，然后一步一步地向后推進(jìn)。該功能提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的框架，用于創(chuàng)建施工過(guò)程中所有步驟的一致表示，幫助石油公司培育他們的油氣井，確保獲得最佳回報(bào)，同時(shí)保持其油氣井的健全性。
與DrillPlan方案的集成
井屏插圖工具已與斯倫貝謝一致的井建規(guī)劃解決方案DrillPlan軟件的油氣井設(shè)計(jì)流程進(jìn)行了集成，一種DELFI（應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具）認(rèn)知的E&P（勘探&開(kāi)發(fā)）環(huán)境的本地應(yīng)用，將E&P生命周期統(tǒng)一在云中。井屏插圖工具與DrillPlan解決方案的集成，使石油公司可以通過(guò)與所有其他領(lǐng)域團(tuán)隊(duì)的無(wú)縫協(xié)作、以及在單個(gè)通用系統(tǒng)中訪問(wèn)所有相關(guān)數(shù)據(jù)和知識(shí)的綜合方法，最大程度地?cái)U(kuò)大團(tuán)隊(duì)的成果。除了人與人和數(shù)據(jù)的連接外，DrillPlan解決方案還與勘探、開(kāi)發(fā)、鉆井、油氣開(kāi)采和中游領(lǐng)先的軟件應(yīng)用相連接，并通過(guò)一種靈活和個(gè)性化的SaaS訂閱模型進(jìn)行交付，這是在一種安全環(huán)境下的數(shù)據(jù)共享，在這種環(huán)境中，信任與合作是由開(kāi)放推動(dòng)的，這對(duì)于靈活性至關(guān)重要，進(jìn)而推動(dòng)行業(yè)創(chuàng)新。見(jiàn)圖4，擁有一個(gè)強(qiáng)大穩(wěn)健的井健價(jià)值鏈?zhǔn)枪芸赜蜌饩闹匾M成部分。
圖4
這一價(jià)值鏈基本上是從收集數(shù)據(jù)和了解地面情況開(kāi)始的，該行業(yè)的決策者們可能并不總是有時(shí)間去了解這一切，而是說(shuō)“我不知道”也可能是一條需要考慮的信息。井健管理的價(jià)值在于對(duì)井屏的技術(shù)知識(shí)和理解。有效的井健管理，使用數(shù)字井屏插圖和雙屏障理念，確保石油與天然氣行業(yè)的長(zhǎng)期價(jià)值。
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