Как достижения в области колтюбинговых технологий произвели революцию в нефтегазовой отрасли

За последние годы технология колтюбинга претерпела значительные изменения, изменив подход нефтегазовой отрасли к внутрискважинным работам, бурению и добыче. Эволюция колтюбинга  открыла новые горизонты в эффективности, безопасности и экономической эффективности. В этой статье рассматриваются значительные достижения в технологии колтюбинга, а также их значение для энергетического сектора и то, как технологии моделирования используются для оптимизации операций с колтюбингами.

Основы колтюбинга в нефтегазовой отрасли

Аспект	Описание
Определение	Колтюбинг — это непрерывная стальная труба, намотанная на барабан, используемая в нефтегазовых операциях для различных скважинных применений.
Строительство	Обычно изготавливаются из высокопрочных стальных сплавов, способных противостоять высокому давлению и агрессивным скважинным средам.
Диаметр	Доступны различные диаметры от 0,75 дюйма до 2,00 дюйма, в зависимости от конкретного применения и требований к скважине.
Длина	Длина гибких труб может варьироваться в широких пределах, обычно от 1000 до 15 000 футов и более, в зависимости от глубины скважины и эксплуатационных потребностей.
Развертывание	Развертывается в ствол скважины с помощью колтюбинговой установки (CTU), состоящей из барабана, инжектора, кабины управления и гидросиловой системы.
Приложения	Используется для широкого спектра применений, включая очистку скважин, стимуляцию, кислотную обработку, цементирование, бурение, каротаж и установку пробок.
Преимущества	Обеспечивает более быстрое развертывание, сокращение времени буровой установки, меньшую стоимость, повышенную безопасность и повышенную гибкость по сравнению с традиционными методами использования насосно-компрессорных труб.
Мониторинг в реальном времени	Интегрирован с датчиками и инструментами мониторинга для предоставления данных в режиме реального времени о скважинных условиях, давлении, температуре и свойствах жидкости.
Техническое обслуживание и безопасность	Требует регулярных проверок, технического обслуживания и соблюдения протоколов безопасности для обеспечения целостности и надежности во время скважинных операций.
Отраслевые стандарты	В соответствии с отраслевыми стандартами и правилами, такими как спецификации API и рекомендуемые методы проектирования, производства и использования.

Заметные достижения в технологии колтюбинговых труб​​​​

1.  Высокопрочные материалы

• Развитие высокопрочных металлов и композиционных материалов позволило производить колтюбинговые колонны с более высокой прочностью на растяжение и разрыв.
• Усовершенствованные материалы позволяют сделать стенки труб более тонкими, сохраняя при этом структурную целостность, в результате чего получаются более легкие и гибкие гибкие трубы, способные выдерживать более высокие давления и температуры.

2.  Улучшенные производственные процессы

• Производственные инновации, такие как лазерная сварка, прецизионная механическая обработка и неразрушающий контроль, повысили качество и надежность гибких труб.
• Эти достижения обеспечивают постоянную точность размеров, чистоту поверхности и механические свойства, снижая риск возникновения дефектов и сбоев во время эксплуатации.

3.  Интегрированные скважинные инструменты

• Колтюбинговые сборки теперь оснащены широким спектром встроенных скважинных инструментов и оборудования, адаптированных для конкретных задач по вмешательству и заканчиванию скважин.
• К современным скважинным инструментам  относятся каротажные приборы, фрезерные инструменты, гидроструйные инструменты, перфораторы и системы закачки химикатов, предоставляющие операторам универсальные возможности по техническому обслуживанию и модернизации скважин.

4.  Системы мониторинга и контроля в реальном времени.

• Интеграция систем мониторинга и контроля в режиме реального времени позволяет операторам удаленно контролировать скважинные условия и корректировать эксплуатационные параметры в режиме реального времени.
• Датчики, встроенные в колонну гибких труб, предоставляют данные о давлении, температуре, расходе и целостности ствола скважины, что позволяет принимать упреждающие решения и немедленно реагировать на изменение условий в скважине.

5.  Технология колтюбингового бурения (CTD)

• Технология бурения с использованием колтюбинговых труб (CTD) была разработана для обеспечения эффективного бурения боковых секций, скважин для повторного входа и боковых стволов из существующих стволов скважин.
• В системах CTD используются специализированные компоновки низа скважины, в том числе забойные двигатели, роторно-управляемые инструменты и объемные двигатели, для обеспечения эффективных и экономичных решений бурения.

6.  Методы безбурового вмешательства в скважину

• Методы проведения работ в скважинах без буровой установки, такие как сквозная перфорация, гидроразрыв пласта и кислотная стимуляция, позволяют использовать гибкость и мобильность гибких труб для доступа и вмешательства в скважины без необходимости использования традиционных буровых установок для капитального ремонта скважин.
• Эти методы обеспечивают значительную экономию средств, уменьшение воздействия на окружающую среду и более короткие сроки эксплуатации по сравнению с традиционными вмешательствами на буровых установках.

7.  Аналитика данных и цифровизация

• Интеграция инструментов анализа данных и цифровизации позволяет операторам анализировать большие объемы данных скважин, оптимизировать эксплуатационные параметры и прогнозировать производительность оборудования.
• Алгоритмы прогнозного обслуживания помогают выявлять потенциальные сбои оборудования до того, как они произойдут, сводя к минимуму время простоя и оптимизируя производительность активов.

8.  Экологические соображения

• Достижения в технологии гибких труб также были направлены на снижение воздействия на окружающую среду за счет разработки биоразлагаемых смазочных материалов, экологически чистых жидкостей и оборудования с низким уровнем выбросов.
• Бесперебойные вмешательства и уменьшение занимаемой площади оборудования способствуют минимизации нарушения чувствительных экосистем и мест обитания.

Как технологии моделирования используются для оптимизации  работы колтюбинга

Технология моделирования имеет решающее значение для оптимизации операций с гибкими трубами, поскольку она предоставляет операторам важную информацию о скважинных условиях, производительности скважины и поведении оборудования.

1.  Моделирование и анализ ствола скважины

• Программное обеспечение для моделирования позволяет создавать подробные модели ствола скважины, которые точно отражают геометрию, свойства пласта и конфигурацию заканчивания пласта.
• Вводя данные, такие как каротажные диаграммы, отчеты о бурении и историю добычи, операторы могут моделировать различные сценарии для оптимизации операций с использованием гибких труб, таких как очистка, стимуляция и каротажные операции.
• Усовершенствованные инструменты моделирования пласта в сочетании с моделями колтюбинговых труб позволяют инженерам прогнозировать динамику потока жидкости, изменения давления и температурные профили внутри ствола скважины, оптимизируя эксплуатационные параметры для максимальной эффективности и производительности.

2.  Планирование и проектирование виртуальной скважины

• Колтюбинг имитирует или  позволяет виртуально планировать и проектировать скважину, моделируя размещение и поведение колонн гибких труб внутри ствола скважины в различных условиях эксплуатации.
• Инженеры могут оценивать такие элементы, как траектория скважины, конструкция компоновки низа бурильной колонны, усилия на трубах и гидравлические параметры, чтобы гарантировать безопасные и успешные операции с гибкими трубами.
• Посредством моделирования операторы могут выявлять потенциальные проблемы, такие как коробление НКТ, спиральное коробление или дифференциальное прихватывание, что позволяет проводить упреждающие корректировки для снижения рисков и оптимизации производительности.

3.  Гидравлическое моделирование и оптимизация.

• Инструменты гидравлического моделирования моделируют поток жидкости и распределение давления внутри колонны гибких труб и ствола скважины, позволяя инженерам оптимизировать скорость закачки, свойства жидкости и конфигурации сопел для эффективной очистки, кислотной стимуляции или операций цементирования.
• Точно моделируя поведение жидкости и потери давления, операторы могут минимизировать потери жидкости, поддерживать целостность ствола скважины и максимизировать эффективность обработки во время интервенционных операций.

4.  Анализ крутящего момента и сопротивления

• Программное обеспечение для моделирования позволяет анализировать крутящий момент и сопротивление для прогнозирования механических сил, действующих на колонну гибких труб при ее прохождении через ствол скважины.
• Моделируя такие факторы, как трение, изгиб и контакт со стволом скважины, инженеры могут определять потенциальные области повышенного напряжения или точки застревания, оптимизируя выбор оборудования и эксплуатационные параметры, чтобы минимизировать риски механического повреждения или прихвата трубы.

5.  Мониторинг и контроль в реальном времени

• Некоторые инструменты моделирования обеспечивают мониторинг и контроль в режиме реального времени, позволяя операторам просматривать и оценивать скважинные данные во время проведения операций с гибкими трубами.
• Обратная связь при моделировании в реальном времени помогает операторам принимать обоснованные решения, быстро изменять настройки и повышать эффективность работы, сохраняя при этом безопасность и надежность.

6.  Обучение и образование

• Технология моделирования нефти и газа  служит ценным обучающим и образовательным инструментом для операторов и инженеров колтюбинговых труб, позволяя им ознакомиться со сложными скважинными условиями, поведением оборудования и эксплуатационными проблемами в безопасной виртуальной среде.

Заключение

Эти достижения в технологии колтюбинга произвели революцию в операциях по вмешательству в скважины, бурению и добыче, предоставив операторам разнообразные и эффективные решения для повышения продуктивности пластов, гарантируя при этом безопасность, надежность и экологическую ответственность. Используя технологию моделирования в колтюбинговых системах , операторы могут оптимизировать работу скважин, повысить эксплуатационную эффективность и снизить риски, тем самым увеличивая производительность и долговечность активов, сохраняя при этом безопасность и охрану окружающей среды.