Os riscos inerentes às operações de perfuração de petróleo e gás são assustadores, sendo o mais grave a incerteza da pressão no fundo do poço. De acordo com a Associação Internacional de Empreiteiros de Perfuração,Perfuração de Pressão Gerenciada (MPD)é uma técnica de perfuração adaptativa usada para controlar com precisão a pressão anular em todo o poço. Nos últimos cinquenta anos, muitas tecnologias e métodos foram desenvolvidos e refinados para mitigar e superar os desafios trazidos pela incerteza da pressão. Desde a introdução do primeiro Dispositivo de Controle Rotativo (RCD) globalmente em 1968, a Weatherford tem sido pioneira no setor.
Como líder na indústria de MPD, a Weatherford desenvolveu de forma inovadora diversas soluções e tecnologias para expandir a gama e a aplicação do controle de pressão. No entanto, o controle de pressão não se trata apenas de controlar a pressão anular. Deve levar em conta inúmeras condições operacionais especiais em todo o mundo, formações complexas e desafios em diferentes locais de poços. Com décadas de experiência acumulada, os especialistas técnicos da empresa percebem que um excelente processo de controle de pressão deve ser adaptado para enfrentar diferentes desafios, em vez de ser um sistema único para qualquer aplicação. Guiadas por este princípio, tecnologias MPD de diferentes níveis têm sido desenvolvidas para atender às diversas necessidades das empresas operacionais, independentemente de quão desafiadoras sejam suas condições ou ambientes.
01. Criando um sistema de circuito fechado usando RCD
O RCD fornece garantia de segurança e desvio de fluxo, servindo como uma tecnologia básica para MPD. Originalmente desenvolvidos na década de 1960 para operações em terra, os RCDs são projetados para desviar o fluxo no topo deBPpara criar um sistema de circulação em circuito fechado. A empresa inovou e melhorou continuamente a tecnologia RCD, alcançando sucesso comprovado em campo ao longo de várias décadas.
À medida que as aplicações MPD se expandem para campos mais desafiadores (como novos ambientes e desafios), maiores demandas são colocadas nos sistemas MPD. Isto impulsionou o avanço contínuo na tecnologia RCD, que agora apresenta pressões e temperaturas nominais mais elevadas, obtendo até mesmo qualificações para uso em condições de gás puro do American Petroleum Institute. Por exemplo, os componentes de vedação de poliuretano para alta temperatura da Weatherford têm uma temperatura nominal 60% mais alta em comparação com os componentes de poliuretano existentes.
Com a maturidade da indústria energética e o desenvolvimento dos mercados offshore, a Weatherford desenvolveu novos tipos de RCDs para enfrentar os desafios únicos dos ambientes de águas rasas e profundas. Os RCDs usados em plataformas de perfuração em águas rasas são posicionados acima do BOP de superfície, enquanto em embarcações de perfuração posicionadas dinamicamente, os RCDs são normalmente instalados abaixo do anel de tensão como parte do conjunto do riser. Independentemente da aplicação ou do ambiente, o RCD continua sendo uma tecnologia crítica, mantendo pressão anular constante durante as operações de perfuração, formando barreiras resistentes à pressão, prevenindo riscos de perfuração e controlando a invasão de fluidos de formação.
02. Adicionando válvulas de estrangulamento para melhor controle de pressão
Embora os RCDs possam desviar os fluidos que retornam, a capacidade de controlar ativamente o perfil de pressão do poço é alcançada por equipamentos de superfície a jusante, particularmente válvulas de estrangulamento. A combinação deste equipamento com RCDs permite a tecnologia MPD, proporcionando um controle mais forte sobre as pressões da cabeça do poço. A solução de pressão gerenciada PressurePro da Weatherford, quando usada em conjunto com RCDs, aprimora as capacidades de perfuração, evitando incidentes relacionados à pressão no fundo do poço.
Este sistema utiliza uma única Interface Homem-Máquina (HMI) para controlar as válvulas de estrangulamento. A IHM é exibida em um laptop na cabine do perfurador ou no chão da plataforma, permitindo que o pessoal de campo controle virtualmente as válvulas de estrangulamento enquanto monitora parâmetros cruciais de perfuração. Os operadores inserem o valor de pressão desejado e, em seguida, o sistema PressurePro mantém automaticamente essa pressão controlando a PAS. As válvulas de estrangulamento podem ser ajustadas automaticamente com base nas alterações na pressão do fundo do poço, permitindo correções rápidas e confiáveis do sistema.
03. Resposta Automática para Redução de Riscos de Perfuração
A solução Victus Intelligent MPD é um dos produtos MPD mais importantes da Weatherford e uma das tecnologias MPD mais avançadas do mercado. Construída com base nas tecnologias maduras de RCD e válvula de estrangulamento da Weatherford, esta solução eleva a precisão, o controle e a automação a níveis sem precedentes. Ao integrar equipamentos de perfuração, permite a comunicação entre máquinas, análise em tempo real das condições do poço e respostas automáticas rápidas a partir de um local centralizado, mantendo assim com precisão a pressão do fundo do poço.
No que diz respeito aos equipamentos, a solução Victus aprimora as capacidades de medição de vazão e densidade ao incorporar medidores de vazão mássica Coriolis e um manifold com quatro válvulas de estrangulamento controladas independentemente. Modelos hidráulicos avançados consideram as temperaturas do fluido e da formação, a compressibilidade do fluido e os efeitos dos cortes do poço para determinar com precisão a pressão do fundo do poço em tempo real. Algoritmos de controle de inteligência artificial (IA) identificam anomalias no poço, alertando o perfurador e os operadores do MPD e enviando automaticamente comandos de ajuste aos equipamentos de superfície do MPD. Isso permite a detecção em tempo real de influxo/perdas no poço e permite ajustes apropriados no equipamento com base em modelagem hidráulica e controle inteligente, tudo sem a necessidade de entrada manual dos operadores. O sistema, baseado em controladores lógicos programáveis (PLCs), pode ser facilmente integrado em qualquer local da plataforma de perfuração para fornecer infraestrutura MPD confiável e segura.
Uma interface de usuário simplificada ajuda os usuários a manter o foco nos principais parâmetros e emitir alertas para eventos repentinos. O monitoramento baseado em status rastreia o desempenho dos equipamentos MPD, permitindo manutenção proativa. Relatórios automatizados confiáveis, como resumos diários ou análises pós-trabalho, otimizam ainda mais o desempenho de perfuração. Em operações em águas profundas, o controle remoto por meio de uma única interface de usuário facilita a instalação automática do riser, o fechamento completo do Dispositivo de Isolamento Anular (AID), o bloqueio e desbloqueio do RCD e o controle do caminho de fluxo. Desde projetos de poços e operações em tempo real até resumos pós-trabalho, todos os dados permanecem consistentes. O gerenciamento da visualização em tempo real e dos aspectos de avaliação/planejamento de engenharia é feito por meio da plataforma CENTRO Well Construction Optimization.
Os desenvolvimentos atuais incluem o uso de medidores de vazão de alta pressão (instalados no riser) para substituir contadores simples de curso da bomba para melhor medição de vazão. Com esta nova tecnologia, as propriedades reológicas e as características do fluxo de massa do fluido que entra no circuito de perfuração em circuito fechado podem ser comparadas com as medições do fluido que retorna. Comparado aos métodos tradicionais de medição manual de lama com frequências de atualização muito mais baixas, este sistema oferece modelagem hidráulica superior e dados em tempo real.
04. Fornecimento de controle de pressão e aquisição de dados simples e precisos
As tecnologias PressurePro e Victus são soluções desenvolvidas para aplicações de controle de pressão de nível básico e avançado, respectivamente. Weatherford reconheceu que existem aplicações adequadas para soluções que se situam entre estes dois níveis. A mais recente solução Modus MPD da empresa preenche esta lacuna. Projetado para diversas aplicações, como ambientes de alta ou baixa temperatura, em terra e em águas rasas, o objetivo do sistema é simples: focar nas vantagens de desempenho da tecnologia de controle de pressão, permitindo que as empresas operadoras perfurem com mais eficiência e reduzam os problemas relacionados à pressão. problemas.
A solução Modus apresenta um design modular para instalação flexível e eficiente. Três dispositivos são alojados em um único contêiner de transporte, exigindo apenas um levantamento durante a descarga no local. Se necessário, módulos individuais podem ser removidos do contêiner de transporte para colocação específica no local do poço.
O choke manifold é um módulo independente, mas caso haja necessidade de instalá-lo na infraestrutura existente, o sistema pode ser configurado para atender aos requisitos específicos de cada plataforma de perfuração. Equipado com duas válvulas de controle digital, o sistema permite o uso flexível de qualquer válvula para isolamento ou uso combinado para vazões mais altas. O controle preciso dessas válvulas de estrangulamento melhora a pressão do poço e o controle da Densidade Circulante Equivalente (ECD), permitindo uma perfuração mais eficiente com densidades de lama mais baixas. O coletor também integra um sistema de proteção contra sobrepressão e tubulação.
O dispositivo de medição de vazão é outro módulo. Usando medidores de vazão Coriolis, ele mede taxas de vazão de retorno e propriedades de fluidos, reconhecidos como um padrão da indústria em termos de precisão. Com dados contínuos de balanço de massa, os operadores podem identificar imediatamente alterações de pressão no fundo do poço que aparecem na forma de anomalias de fluxo. A visibilidade em tempo real das condições do poço facilita respostas e ajustes rápidos, abordando problemas de pressão antes que afetem as operações.
O sistema de controle digital está instalado no terceiro módulo e é responsável por gerenciar os dados e funções dos dispositivos de medição e controle. Esta plataforma digital opera através da IHM de um laptop, permitindo aos operadores visualizar as condições de medição com tendências históricas e controlar a pressão através de software digital. Os gráficos exibidos na tela fornecem tendências em tempo real das condições do fundo do poço, permitindo uma melhor tomada de decisões e respostas mais rápidas com base nos dados. Ao operar no modo de pressão de fundo de poço constante, o sistema pode aplicar pressão rapidamente durante os períodos de conexão. Com um simples toque de botão, o sistema ajusta automaticamente as válvulas de estrangulamento para aplicar a pressão necessária ao poço, mantendo a pressão constante no fundo do poço sem fluxo. Os dados relevantes são coletados, armazenados para análise pós-trabalho e transmitidos através da interface do Well Information Transmission System (WITS) para visualização na plataforma CENTRO.
Ao controlar automaticamente a pressão, a solução Modus pode responder prontamente às mudanças de pressão no fundo do poço, protegendo o pessoal, o poço, o meio ambiente e outros ativos. Como parte do sistema de integridade do poço, a solução Modus controla a Densidade Circulante Equivalente (ECD), fornecendo um método confiável para aumentar a segurança operacional e proteger a integridade da formação, alcançando assim uma perfuração segura dentro de janelas de segurança estreitas com múltiplas variáveis e incógnitas.
A Weatherford conta com mais de 50 anos de experiência, milhares de operações e milhões de horas de operação para resumir métodos confiáveis, atraindo uma empresa operacional com sede em Ohio para implantar a solução Modus. Na área de xisto de Utica, a empresa operacional precisava perfurar um poço de 8,5 polegadas até a profundidade projetada para cumprir as metas de custos de despesas autorizadas.
Em comparação com o tempo de perfuração planejado, a solução Modus reduziu o tempo de perfuração em 60%, completando toda a seção do poço em uma única viagem. A chave para este sucesso foi o uso da tecnologia MPD para manter densidades ideais de lama dentro da seção horizontal projetada, minimizando as perdas de pressão circulante no poço. O objetivo era evitar possíveis danos à formação causados por lama de alta densidade em formações com perfis de pressão incertos.
Durante as fases de projeto básico e projeto de construção, os especialistas técnicos da Weatherford colaboraram com a empresa operadora para definir o escopo do poço horizontal e definir os objetivos de perfuração. A equipe identificou requisitos e criou um plano de entrega de qualidade de serviço que não apenas coordenou a execução e a logística do projeto, mas também reduziu os custos gerais. Os engenheiros da Weatherford recomendaram a solução Modus como a melhor escolha para a empresa operadora.
Depois de concluir o projeto, o pessoal de campo da Weatherford conduziu uma pesquisa no local em Ohio, permitindo que a equipe local preparasse o local de trabalho e a área de montagem e identificasse e eliminasse perigos potenciais. Enquanto isso, especialistas do Texas testaram o equipamento antes do envio. Essas duas equipes mantiveram comunicação contínua com a empresa operadora para coordenar a entrega oportuna dos equipamentos. Depois que o equipamento Modus MPD chegou ao local de perfuração, a instalação e o comissionamento eficientes foram realizados, e a equipe da Weatherford ajustou rapidamente o layout de operação do MPD para acomodar as mudanças no projeto de perfuração da empresa operadora.
05. Inscrição bem-sucedida no local
No entanto, logo após o poço ter sido pousado, surgiram sinais de bloqueio no poço. Depois de discutir com a empresa operadora, a equipe MPD da Weatherford forneceu o plano operacional mais recente para resolver o problema. A solução preferida foi aumentar a contrapressão enquanto aumentava lentamente a densidade da lama em 0,5 ppg (0,06 SG). Isto permitiu que a plataforma de perfuração continuasse a perfurar sem esperar por ajustes de lama e sem aumentar significativamente a densidade da lama. Com este ajuste, o mesmo conjunto de perfuração de fundo foi usado para perfurar até a profundidade alvo da seção horizontal em uma única viagem.
Durante toda a operação, a solução Modus monitorou ativamente o influxo e as perdas no poço, permitindo à empresa operadora utilizar fluidos de perfuração com densidades mais baixas e reduzir o uso de barita. Como complemento à lama de baixa densidade no poço, a tecnologia Modus MPD aplicou ativamente contrapressão na cabeça do poço para lidar facilmente com as condições de fundo de poço em constante mudança. Os métodos tradicionais normalmente levam horas ou um dia para aumentar ou diminuir a densidade da lama.
Ao aplicar a tecnologia Modus, a empresa operadora perfurou até a profundidade desejada nove dias antes dos dias de projeto (15 dias). Além disso, ao reduzir a densidade da lama em 1,0 ppg (0,12 SG) e ajustar a contrapressão para equilibrar as pressões de fundo de poço e de formação, a empresa operacional reduziu os custos gerais. Com esta solução da Weatherford, a seção horizontal de 18.000 pés (5.486 metros) foi perfurada em uma única viagem, aumentando a Taxa de Penetração Mecânica (ROP) em 18% em comparação com quatro poços convencionais próximos.
06.Perspectivas sobre o futuro da tecnologia MPD
Os casos descritos acima, onde o valor é criado através da melhoria do desempenho, são apenas um exemplo da aplicação mais ampla da solução Modus da Weatherford. Até 2024, um conjunto de sistemas será implantado em todo o mundo para expandir ainda mais o uso da tecnologia de controle de pressão, permitindo que outras empresas operacionais entendam e alcancem valor a longo prazo com menos situações complexas e maior qualidade de construção de poços.
Durante muitos anos, a indústria energética aplicou apenas tecnologia de controle de pressão durante operações de perfuração. Weatherford tem uma visão diferente sobre o controle de pressão. É uma solução de melhoria de desempenho aplicável a inúmeras, se não todas, categorias de poços de petróleo, incluindo poços horizontais, poços direcionais, poços de desenvolvimento, poços multilaterais e muito mais. Ao redefinir os objetivos que o controle de pressão no poço pode alcançar, incluindo cimentação, revestimento em funcionamento e outras operações, todos se beneficiam de um poço estável, evitando o colapso do poço e danos à formação, ao mesmo tempo que aumenta a eficiência.
Por exemplo, controlar a pressão durante a cimentação permite que as empresas operacionais abordem de forma mais proativa os eventos de fundo de poço, como influxos e perdas, melhorando assim o isolamento zonal. A cimentação controlada por pressão é particularmente eficaz em poços com janelas de perfuração estreitas, formações fracas ou margens mínimas. A aplicação de ferramentas e tecnologia de controle de pressão durante as operações de completação permite fácil controle de pressão durante a instalação de ferramentas de completação, melhorando a eficiência operacional e reduzindo riscos.
Melhor controle de pressão dentro de janelas operacionais seguras e aplicável a todos os poços e operações. Com o surgimento contínuo de soluções Modus e sistemas de controle de pressão adaptados para diferentes aplicações, o controle de pressão em mais poços de petróleo é agora possível. As soluções da Weatherford podem fornecer controle de pressão abrangente, reduzindo acidentes, melhorando a qualidade do poço, aumentando a estabilidade do poço e melhorando a produção.
Horário da postagem: 20 de março de 2024