数字时代管控油气井健全性的实用技术
时间：2020-08-10 10:36
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任何类型的油气井活动都会涉及石油天然气勘探与开发的潜在风险。油气行业在压力下与碳氢化合物打交道，因此，自然地对人、环境和设备带来一定的风险。采用可靠的数字软件来管控井的风险当今已成为一种行业标准。越来越多的石油公司正利用数字技术来构建一种主动和完整的井的健全性（以下简称：井健）方法。此外，拥有一个标准化的井的屏障图表（以下简称：井屏图表）的通用存储库，其好处是不但能降低风险，还能为该行业带来长期价值。
采用双屏障理念（以下简称：双屏理念），石油公司正使用基于云的井屏图表作为管控油气井健全性和降低风险的逻辑起点。图1，Wellbarrier插图工具（以下简称：井屏插图工具）被誉为“数字斯伦贝谢技术”，作为管控油气井健全性的一部分，该技术可帮助石油公司可视化、分发共享和记录他们的井。
图1
采用双屏理念的数字井屏图表，这种应用为石油公司提供了一个保护其油气井的起点，防止事件升级或演变为事故。此外，各学科的工程师们除了使用如Excel、Visio和PowerPoint这类程序外，还依赖一种更可靠的省时方法来创建井屏图表。数字技术，如井屏插图工具（见图1）为工程师们提供了更快、更有效和更安全的方法来定义和保护其井的屏障。
双屏理念
屏障具有控制压力和碳氢化合物的能力和力度。组织和实施的解决方案只是帮助流程顺利执行的润滑剂。双屏理念侧重于缓解井的风险，一个主屏障，一个次屏障或第二屏障对其进行支持。为海上勘探与开发部门制定标准的挪威组织NORSOK将油井屏障定义为一个或多个从属于油井屏障元素（以下简称：井屏元素）的包络，这些屏障元素阻止流体或气体不经意地从地层流出，流入另一个地层或地表。见图2，双屏理念是指有两个屏障就位，帮助石油公司保护其井的活动并降低风险。
图2
根据双屏理念（见图2），当一个含有地层压力的盖层被移除时，需要一个主屏障，也就是第一个阻止源流的物体来取代这一盖层。这个屏障必须在任何已下井的套管内外发挥作用。第二屏障，即阻止源流的第二个物体，必须被创建，以支持或辅助主屏障，独立于主屏障包络，第二屏障包络是为防止因主屏障包络破裂而导致源流而建立的。运用双屏理念的主要好处是每当压力从井内逸出时总是有保护。这提供了一个“腰带加背带”的信心，给了我们保障油井活动和降低风险一个可靠的设计。如果没有两个独立的屏障，了解与每个元素有关的风险则更为重要。
井屏图表
一些监管机构和行业标准建议，应使用井屏图表来证明存在两个独立的屏障。挪威组织NORSOK标准D-010：钻井和修井作业中的井健建议，作为一种实用方法，应开发井屏图表，以证明和说明一口井存在已定义的主屏障和次屏障。此外，应为每口井的活动和作业准备井屏图表。井屏图表是井屏插图工具的支柱，该工具是作业公司保护其油气井的一种强有力的、基于云的软件解决方案，旨在降低成本及保持井的健全性。斯伦贝谢这一技术帮助工程师们可视化、分发共享和记录他们的井。
井屏插图工具以精湛和用户友好的方式生成井屏图表，帮助所有学科的工程师们在几分钟而非几小时内创建起连续一致的井屏图表。该工具还可通过公共存储库在最短的时间内为用户做出设计，让用户知道在哪儿能找到最新和最准确的油气井信息。此外，通过对整个油气井生命周期信息的积极使用，还会带来一种内在的质量保证。
井屏插图工具可帮助石油公司提高一口井整个生命周期内所有作业的生产效率，同时还能提高安全标准，以保护其油气井并最大限度地减少潜在的损失，使所有的工程师和决策者们都能看到相同、清晰的画面，更好的沟通和分享在管控油气井健全性方面的共同理解。
利用井屏插图工具，已准备了6万多口井的井屏说明，井屏插图工具已演变为井屏图样的行业标准。迄今为止，井屏软件在全球45个国家拥有超过4000多个用户。采用这种数字井屏解决方案已帮助了全球超过40多家石油公司或运营商提高了他们的业绩和效率，并在油气井项目和作业中推进了他们的安全决策。
管理庞大的油气井群
一家大型国际石油公司使用井屏插图工具中的井屏图表工作流程成功地管理着一个庞大的油气井群。在审视井的健全性、提高管控油气井风险的一致性和连续性方面，井屏原理提供了一个公共方法。石油公司最初面临的挑战是找到一种评估油气井机械或物理健全性的公共方法。采用井屏插图工具，结合其原理和示意图，提供了一个定义和评估油气井健全性的综合方法。石油公司运用该软件来管理他们庞大和多样化的油气井群，包括深水油气井作业。
公司评估油气井健全性的团队采取以下方法为油气井准备井屏图表：井屏培训；数据采集；对井进行分类及定义井屏元素；井屏图表绘制；及验证。附有井屏图表的井屏原理为定义和评估油气井机械或物理健全性提供了一套全面综合的方法。这一过程很简单，可快速轻松地应用于整个庞大井群的各种井型。
三个主要好处是：该软件可帮助用户快速显示井屏包络的状态，并向用户保证任何计划的活动都符合和遵守内部政策和地方法规；通过采用井屏插图工具，而不是多种Excel表格，在海上几分钟内就可记录屏障包络的变化；该软件易于使用，能快速绘制拟议的屏障定义，从而更好的了解利益相关方之间井屏和井健的状态。这种一致性的方法提高了评估油气井和管控风险整个进程的效率、准确性和速度。
风险评估
除了工具的核心功能外，井屏工具的风险评估功能也是一个选项，它能让工程师们做出一个目标的风险评估和他们所操作的井的风险等级排序，利用井屏包络定义作为一个评估基础，并基于一个标准化的5x5的风险容差矩阵，主要目标是遏制风险。在专注于遏制时，其它风险，如环境、设备和成本损失，也被考虑在内。 这种风险评估通过一种规范化算法比较所有的井型或单井间相互比较；不同的井和不同的环境状况可以在同等条件下进行比较，以建立公司的总体概况。风险评估预先填充了所有相关井屏元素的故障模式，具有管理者可调整的预设故障概率。
完成功能
该软件最新的升级是一个完成功能，一个给予工程师们准确和清晰的选项，以一致的完成图和装配制图进行井的规划与设计。工程师们可以完全控制每口井组件制造的精度和正确属性，该功能提供了一个高级的概观游览，只需单击鼠标即可访问任何组件的详情信息。
工程师们在一个地方接收所有的组件信息，信息是一致的，罗列和呈现在一页纸上。在钻一口井和进行完井作业时，工程师们通常从一个成品（他们想对井做什么或执行什么作业）开始，然后一步一步地向后推进。该功能提供了一个简单的框架，用于创建施工过程中所有步骤的一致表示，帮助石油公司培育他们的油气井，确保获得最佳回报，同时保持其油气井的健全性。
与DrillPlan方案的集成
井屏插图工具已与斯伦贝谢一致的井建规划解决方案DrillPlan软件的油气井设计流程进行了集成，一种DELFI（应用程序开发工具）认知的E&P（勘探&开发）环境的本地应用，将E&P生命周期统一在云中。井屏插图工具与DrillPlan解决方案的集成，使石油公司可以通过与所有其他领域团队的无缝协作、以及在单个通用系统中访问所有相关数据和知识的综合方法，最大程度地扩大团队的成果。除了人与人和数据的连接外，DrillPlan解决方案还与勘探、开发、钻井、油气开采和中游领先的软件应用相连接，并通过一种灵活和个性化的SaaS订阅模型进行交付，这是在一种安全环境下的数据共享，在这种环境中，信任与合作是由开放推动的，这对于灵活性至关重要，进而推动行业创新。见图4，拥有一个强大稳健的井健价值链是管控油气井的重要组成部分。
图4
这一价值链基本上是从收集数据和了解地面情况开始的，该行业的决策者们可能并不总是有时间去了解这一切，而是说“我不知道”也可能是一条需要考虑的信息。井健管理的价值在于对井屏的技术知识和理解。有效的井健管理，使用数字井屏插图和双屏障理念，确保石油与天然气行业的长期价值。
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