數字時代管控油氣井健全性的實用技術
時間：2020-08-10 10:36
來源：
作者:編譯 李曉生
任何類型的油氣井活動都會涉及石油天然氣勘探與開發的潛在風險。油氣行業在壓力下與碳氫化合物打交道，因此，自然地對人、環境和設備帶來一定的風險。采用可靠的數字軟件來管控井的風險當今已成為一種行業標準。越來越多的石油公司正利用數字技術來構建一種主動和完整的井的健全性（以下簡稱：井健）方法。此外，擁有一個標準化的井的屏障圖表（以下簡稱：井屏圖表）的通用存儲庫，其好處是不但能降低風險，還能為該行業帶來長期價值。
采用雙屏障理念（以下簡稱：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險的邏輯起點。圖1，Wellbarrier插圖工具（以下簡稱：井屏插圖工具）被譽為“數字斯倫貝謝技術”，作為管控油氣井健全性的一部分，該技術可幫助石油公司可視化、分發共享和記錄他們的井。
圖1
采用雙屏理念的數字井屏圖表，這種應用為石油公司提供了一個保護其油氣井的起點，防止事件升級或演變為事故。此外，各學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方法來創建井屏圖表。數字技術，如井屏插圖工具（見圖1）為工程師們提供了更快、更有效和更安全的方法來定義和保護其井的屏障。
雙屏理念
屏障具有控制壓力和碳氫化合物的能力和力度。組織和實施的解決方案只是幫助流程順利執行的潤滑劑。雙屏理念側重于緩解井的風險，一個主屏障，一個次屏障或第二屏障對其進行支持。為海上勘探與開發部門制定標準的挪威組織NORSOK將油井屏障定義為一個或多個從屬于油井屏障元素（以下簡稱：井屏元素）的包絡，這些屏障元素阻止流體或氣體不經意地從地層流出，流入另一個地層或地表。見圖2，雙屏理念是指有兩個屏障就位，幫助石油公司保護其井的活動并降低風險。
圖2
根據雙屏理念（見圖2），當一個含有地層壓力的蓋層被移除時，需要一個主屏障，也就是第一個阻止源流的物體來取代這一蓋層。這個屏障必須在任何已下井的套管內外發揮作用。第二屏障，即阻止源流的第二個物體，必須被創建，以支持或輔助主屏障，獨立于主屏障包絡，第二屏障包絡是為防止因主屏障包絡破裂而導致源流而建立的。運用雙屏理念的主要好處是每當壓力從井內逸出時總是有保護。這提供了一個“腰帶加背帶”的信心，給了我們保障油井活動和降低風險一個可靠的設計。如果沒有兩個獨立的屏障，了解與每個元素有關的風險則更為重要。
井屏圖表
一些監管機構和行業標準建議，應使用井屏圖表來證明存在兩個獨立的屏障。挪威組織NORSOK標準D-010：鉆井和修井作業中的井健建議，作為一種實用方法，應開發井屏圖表，以證明和說明一口井存在已定義的主屏障和次屏障。此外，應為每口井的活動和作業準備井屏圖表。井屏圖表是井屏插圖工具的支柱，該工具是作業公司保護其油氣井的一種強有力的、基于云的軟件解決方案，旨在降低成本及保持井的健全性。斯倫貝謝這一技術幫助工程師們可視化、分發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，幫助所有學科的工程師們在幾分鐘而非幾小時內創建起連續一致的井屏圖表。該工具還可通過公共存儲庫在最短的時間內為用戶做出設計，讓用戶知道在哪兒能找到最新和最準確的油氣井信息。此外，通過對整個油氣井生命周期信息的積極使用，還會帶來一種內在的質量保證。
井屏插圖工具可幫助石油公司提高一口井整個生命周期內所有作業的生產效率，同時還能提高安全標準，以保護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，已準備了6萬多口井的井屏說明，井屏插圖工具已演變為井屏圖樣的行業標準。迄今為止，井屏軟件在全球45個國家擁有超過4000多個用戶。采用這種數字井屏解決方案已幫助了全球超過40多家石油公司或運營商提高了他們的業績和效率，并在油氣井項目和作業中推進了他們的安全決策。
管理龐大的油氣井群
一家大型國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龐大的油氣井群。在審視井的健全性、提高管控油氣井風險的一致性和連續性方面，井屏原理提供了一個公共方法。石油公司最初面臨的挑戰是找到一種評估油氣井機械或物理健全性的公共方法。采用井屏插圖工具，結合其原理和示意圖，提供了一個定義和評估油氣井健全性的綜合方法。石油公司運用該軟件來管理他們龐大和多樣化的油氣井群，包括深水油氣井作業。
公司評估油氣井健全性的團隊采取以下方法為油氣井準備井屏圖表：井屏培訓；數據采集；對井進行分類及定義井屏元素；井屏圖表繪制；及驗證。附有井屏圖表的井屏原理為定義和評估油氣井機械或物理健全性提供了一套全面綜合的方法。這一過程很簡單，可快速輕松地應用于整個龐大井群的各種井型。
三個主要好處是：該軟件可幫助用戶快速顯示井屏包絡的狀態，并向用戶保證任何計劃的活動都符合和遵守內部政策和地方法規；通過采用井屏插圖工具，而不是多種Excel表格，在海上幾分鐘內就可記錄屏障包絡的變化；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方之間井屏和井健的狀態。這種一致性的方法提高了評估油氣井和管控風險整個進程的效率、準確性和速度。
風險評估
除了工具的核心功能外，井屏工具的風險評估功能也是一個選項，它能讓工程師們做出一個目標的風險評估和他們所操作的井的風險等級排序，利用井屏包絡定義作為一個評估基礎，并基于一個標準化的5x5的風險容差矩陣，主要目標是遏制風險。在專注于遏制時，其它風險，如環境、設備和成本損失，也被考慮在內。 這種風險評估通過一種規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境狀況可以在同等條件下進行比較，以建立公司的總體概況。風險評估預先填充了所有相關井屏元素的故障模式，具有管理者可調整的預設故障概率。
完成功能
該軟件最新的升級是一個完成功能，一個給予工程師們準確和清晰的選項，以一致的完成圖和裝配制圖進行井的規劃與設計。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，該功能提供了一個高級的概觀游覽，只需單擊鼠標即可訪問任何組件的詳情信息。
工程師們在一個地方接收所有的組件信息，信息是一致的，羅列和呈現在一頁紙上。在鉆一口井和進行完井作業時，工程師們通常從一個成品（他們想對井做什么或執行什么作業）開始，然后一步一步地向后推進。該功能提供了一個簡單的框架，用于創建施工過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，同時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劃解決方案DrillPlan軟件的油氣井設計流程進行了集成，一種DELFI（應用程序開發工具）認知的E&P（勘探&開發）環境的本地應用，將E&P生命周期統一在云中。井屏插圖工具與DrillPlan解決方案的集成，使石油公司可以通過與所有其他領域團隊的無縫協作、以及在單個通用系統中訪問所有相關數據和知識的綜合方法，最大程度地擴大團隊的成果。除了人與人和數據的連接外，DrillPlan解決方案還與勘探、開發、鉆井、油氣開采和中游領先的軟件應用相連接，并通過一種靈活和個性化的SaaS訂閱模型進行交付，這是在一種安全環境下的數據共享，在這種環境中，信任與合作是由開放推動的，這對于靈活性至關重要，進而推動行業創新。見圖4，擁有一個強大穩健的井健價值鏈是管控油氣井的重要組成部分。
圖4
這一價值鏈基本上是從收集數據和了解地面情況開始的，該行業的決策者們可能并不總是有時間去了解這一切，而是說“我不知道”也可能是一條需要考慮的信息。井健管理的價值在于對井屏的技術知識和理解。有效的井健管理，使用數字井屏插圖和雙屏障理念，確保石油與天然氣行業的長期價值。
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