خانه / آب و انرژی / آخرین پیشرفت های تکنولوژی تحلیل حفاری 

آخرین پیشرفت های تکنولوژی تحلیل حفاری 

تمرکز ویژه بر نرم افزار مدل سازی عملیات حفاری را در برخی از محیط های چالش برانگیز جهان انجام می دهد.

پایگاه خبری آب و انرژی

با وجود “قیمت پایین تر” قیمت نفت، بسیاری از اپراتورها همچنان به دنبال یافتن و توسعه منابع نفت و گاز در بعضی از محیط های دریای خیزان در سراسر جهان هستند. طرح های حفاری اکتشاف و توسعه در مناطق عمیق آب مانند غرب شتلند ادامه دارد؛ ساحل شرقی کانادا؛ در کنار حاشیه آتلانتیک ایرلند؛ در اقیانوس اطلس جنوبی؛ و آفریده آفریقای جنوبی. همه این مکان ها با چالش های آب های عمیق، جریان های اقیانوس قدرتمند و دریاهای آزاد مشخص می شود.

این نرم افزارها امکان مدل سازی واقع گرایانه از سیستم های حفاری روباز را فراهم می کند.  این نرم افزارها برای استفاده در حفاری های عمیق آب طراحی شده است، از قبیل نیمه هیدرولیکی در تصویر بالا.

برای تمرین هزینه ای در این مکان ها نیاز به برنامه ریزی دقیق از عملیات حفاری برای به حداقل رساندن زمان غیر تولیدی. جنبه مهمی از این برنامه ریزی شامل تجزیه و تحلیل سیستم دریچه حفاری دریایی، ایجاد شرایط محیطی محدود (همچنین شناخته شده به عنوان metocean) برای عملیات ویژه riser، مانند راه اندازی و بازیابی riser و بهره برداری در شرایط چالش انگیز است.

 

همانطور که خواسته های فیزیکی بر روی تجهیزات افزایش یافته است، همچنین سطح دقت موجود برای مدل سیستم riser با استفاده از ابزارهای نرم افزاری تخصصی وجود دارد. در این مقاله، سه پیشرفت تکنولوژیکی اخیر که حفاری را در بعضی از مناطق چالش انگیز جهان انجام می دهند بررسی خواهد شد. این تحولات، که به نرم افزار تجزیه و تحلیل حفره های حفاری جهانی DeepRiser Wood Group اعمال شده است، مدل سازی واقع گرایانه در سیستم حفاری های حفاری را امکان پذیر کرده است.

 

DRIFT-OFF در آب عمیق

 

عملیات حفاری در عمق عمیق عمیق و عمیق عمیق در حال حاضر تقریبا به طور کلی انجام می شود، با استفاده از کشتی های پویا موقعیت (DP)، به مخالفت با کشتی های مورو. کشتی های DP نگهداری ایستگاه بیش از چاه، با استفاده از موتورهای بهره برداری توسط یک سیستم کنترل پیشرفته. این سیستم موقعیت کشتی را نسبت به چاه نظارت می کند و از نیروهای محرکه برای مقابله با نیروهای محیطی استفاده شده توسط باد، جریان های اقیانوسی و امواج استفاده می کند.

 

توجه مهم در هنگام حفاری از یک کشتی DP می تواند اتفاق بیفتد اگر سیستم گسل ایجاد کند و کشتی قادر به حفظ ایستگاه باشد. انواع خطاهایی که می توانند به این سناریو منجر شوند عبارتند از: از دست دادن قدرت کامل، رانندگی کردن (هنگامی که یک گسل سیستم کنترل موجب می شود رانندگان به فشار ایستگاه رانندگی) و شکست یک یا چند راننده فردی. از این سناریوها، بحرانی ترین حالت معمولا از دست دادن قدرت کامل است – این می تواند منجر به یک رویداد به اصطلاح رانده شدن شود، که در آن کشتی توسط نیروهای محرکه تحت فشار قرار گرفته است.

 

در صورتی که این وضعیت رخ می دهد، حفره حفاری را از چاه قطع می کند تا از آسیب دائمی به حفاری یا حفره حفاری جلوگیری شود. پروسه برای این است که توالی اضطراری قطع (EDS) نامیده می شود. در طول EDS، چاه اولین بار توسط BOP تعبیه شده است، و پس از آن از چاه در بسته زیر دریایی دریچه (LMRP) قطع می شود. زمانبندی این دنباله از حوادث بسیار مهم است – قبل از هر بار بار در روده یا سیستم چاه باید ظرفیت تجهیزات را بیشتر از قبل جدا کند. در غیر این صورت، آسیب دائمی می تواند منجر شود.

 

در عمل، محافل تماشا برای اطمینان از اینکه EDS به موقع آغاز می شود استفاده می شود. دایره تماشا آستانه تعریف شده است، به شکل فاصله افقی از چاه، که تعریف می شود زمانی که EDS باید آغاز شود. معمولا دو حلقه دیده می شود – زرد و قرمز. دایره دایره قرمز آخرین نقطه ای را که در آن EDS باید آغاز شود تعریف می کند. اگر کشتی به دور از این نقطه حرکت کند و EDS آغاز نشده باشد، پس از وقوع زلزله از خورشید قطع نخواهد شد. دایره دایره زرد تعریف نقطه ای است که آماده سازی برای EDS باید آغاز شود.

 

روشهای مختلفی برای محاسبه مکانهای محافل تماشا وجود دارد. ساده ترین استراتژی این است که حلقه های دیده بان را به عنوان درصد ثابت از عمق آب تعریف کنیم. اگر چه این رویکرد گذشته گذشته بود، اما از یک معضل عمده رنج می برد – برای شرایط متوسل به حساب نمی آید. این مهم است زیرا، به عنوان مثال، یک کشتی ممکن است خیلی سریعتر در یک باد قوی قویتر از جریان فعلی حرکت کند و سرعت رانش بر موقعیت دایرههای تماشا تاثیر میگذارد. در واقع، نشان داده شده است که در برخی موارد، این رویکرد می تواند منجر به آسیب رسیدن به رعد و برق شود. به همین دلیل است که به طور عمده از پیمانکاران حفاری خارج شده است.

 

رویکرد واقع گرایانه تر این است که یک شبیه سازی کشتی را به صورت خود انجام دهد تا پیش بینی مسیر رانش آن را تحت عمل نیروهای محیطی که بر روی آن عمل می کند، پیش بینی کند. نیروهای تولید شده به عنوان توابع سرعت و جهت باد، سرعت و جهت جریان اقیانوس و وضعیت دریا محاسبه می شود. این ها در یک شبیه سازی دینامیکی استفاده می شوند که مسیر مسیر کشتی را در زمان راندگی محاسبه می کند. سپس مسیر محاسبه شده به یک مدل جهانی عددی (FE) در سیستم استریو یا در یک تحلیل استاتیک یا پویا اعمال می شود. این برای تعیین نقطه در مسیری است که در آن ایستر باید برای جلوگیری از آسیب (نقطه به اصطلاح قطع یا POD)، که از حلقه های دیده شده قرمز و زرد دیده می شود، می تواند قطع شود. اگر چه این رویکرد “انحلال” هنوز هم گاهی از امروز استفاده می شود، این به دلیل تأثیری که رودخانه بر روی مسیر رانش کشتی دارد، حساب نمی شود. این می تواند قابل توجه باشد و حذف آن اغلب منجر به نتایج بسیار محافظه کار می شود.

شکل ۱: آخرین روش برای محاسبه محدوده دایره ساعت با استفاده از یک طرح کاملا به هم پیوسته که شامل کشتی و ایستر در یک مدل یکپارچه است.

آخرین روش برای محاسبه دایره ساعت و یکی که توسط DeepRiser استفاده می شود، استفاده از یک طرح کاملا یکپارچه است که شامل هر دو کشتی و ایستر در یک مدل یکپارچه، شکل ۱ است. تجزیه و تحلیل پویا انجام شده است، که در آن نیروهای محیطی بر روی کشتی (و روده) در هر مرحله از شبیه سازی محاسبه و اعمال می شوند. نتیجه یک پیش بینی از مسیر راندگی کشتی است که به طور کامل برای اثر رودخانه در راندگی کشتی محاسبه می شود و محل POD و محافل تماشا را با بالاترین سطح دقت محاسبه می کند.

 

مزیت رویکرد به طور کامل مرتبط است که از پتانسیل محافظه کاری بیش از حد جلوگیری می کند که یک ویژگی از رویکردهای جدا شده است. در حین حفاری، یک دایره حداقل دایره ای مناسب باید در دسترس باشد تا زمان کافی برای انجام عملیات حفاری به حالت تعلیق درآید و برای تهیه آماده سازی برای EDS، اگر کشتی در جریان رویداد رانش قرار گیرد، باید انجام شود. در محیط های خشن، هر محافظه کاری بیش از حد در محاسبه حلقه های دیده بان می تواند منجر به تعلیق عملیات در کشتی به طور غیر ضروری و رفتن به حالت stand-by، که می تواند تاثیر قابل توجهی در زمان غیر تولیدی و در نتیجه هزینه های حفاری. از بین بردن این محافظه کاری می تواند اقتصاد حفاری محکم محیط را به طور قابل ملاحظه ای بهبود بخشد. به همین دلیل، رویکرد کاملا متصل شده در حال تبدیل شدن به استاندارد صنعتی است.

 

رویدادهای اضطراری لغو

 

بسیاری از موارد اضطراری وجود دارد، از جمله مواردی که فقط مورد بحث قرار می گیرند، که می تواند نیاز به خروج از خورشید داشته باشد. فیزیک یک قطع اضطراری بسیار پیچیده است. هنگام شبیه سازی این سناریو، باید بسیاری از عوامل خاص را در نظر گرفت.

 

در ابتدا توجه به رفتار سیستم کشش دهنده ایستر است. این سیستم تنش را اعمال می کند که توانایی آن را برای مقاومت در برابر بارگذاری جانبی فراهم می کند و روازک به عنوان یک رشته تدریس عمل می کند. در سناریو قطع اضطراری، سیستم کشش باید بتواند با بلند کردن روده به اندازه کافی پاسخ دهد تا اجازه دهد که LMRP از BOP فاصله بگیرد و در عین حال کاهش تنش کلی روبرو شود. همه اینها باید بدون آسیب به هر یک از تجهیزات ایستر، از جمله جفت تلسکوپی، حلقه کشش و سیستم کششی بدست آید.

 

سیستم کششی با استفاده از تعدادی از سیلندر های هیدرولیک بزرگ که توسط مجموعه ای از مخازن تحت فشار هوا (APV) انرژی می گیرند تا تنش هایی را که به روده ها اعمال می شود، تقویت کند. یک شیر مخصوص، به نام دریچه ضد انفجار (ARV) شناخته شده است، بر روی لوله های هیدرولیک است که سیلندر کششی را به APV، از طریق یک باتری هیدرولیکی متصل می کند. هدف APV این است که جریان مایع هیدرولیک را به یک سیلندر کششی در یک رویداد تصادفی، از قبیل ایستادن یا خروج اضطراری متوقف کند. کاهش جریان، تنش تولید شده توسط سیلندر کششی را به طور کنترل شده کاهش می دهد، و این کمک می کند تا پس از قطع برق اضطراری را کنترل کند.

 

در تجزیه و تحلیل حفاری های قبلی، تنش توسط تنشگر روبره به طور معمول به عنوان یک ثابت، عمودی نقطه بار در بالای روستای مدل شده است. با این حال، چنین روش ساده ای برای مدل سازی رفتار تنشگر در یک قطع اضطراری کافی نیست.

شکل ۲٫ شبیه سازی یک قطع کننده اضطراری نیاز به یک مدل سیستم کشش دقیق دارد تا پاسخ حسگر را دقیقا ضبط کند.

در عوض، نرم افزار تجزیه و تحلیل حفاری جدید حفاری شامل یک مدل هیدرو پنوماتیک دقیق است که شامل اجزای هیدرولیک و پنوماتیک فرد از سیستم کشش، شکل ۲٫ اجزای شامل سیلندر های هیدرولیک، ARV، باتری، APV ها و لوله های لوله بین هر یک از این اجزاء. هر سیلندر کششی کششی می تواند به صورت مستقل مدل شود و هر شماره ای از ۶ تا ۱۶ باشد. این به برنامه اجازه می دهد که پاسخ سه بعدی سیستم ایستر را به یک سناریو قطع اضطراری شبیه سازی کند. تسهیلات به کاربران اجازه داده می شود تا منطق کنترل کننده منطقی برنامه ریزی شده (PLC) را که برای کنترل عملکرد انگشت از ARV کنترل می شود، تکرار کند، از جمله الگوریتم های کنترل استفاده شده از شایع ترین نوع تاندون های روزرسر امروز.

 

چالش دوم همراه با شبیه سازی یک وقفه اضطراری قطع شده، مدل رفتار رفتار گل حفاری در داخل روده، پس از قطع است. گل حفاری برای کنترل فشار در داخل چاه و حذف حفرات از بیت حفاری در حین حفاری استفاده می شود. تراکم گل حفاری متفاوت است، اما عموما متراکمتر از آب دریا است. به دلایل گوناگون پس از قطع شدن، گل در مجاورت رودخانه به ندرت حفظ می شود. پایین LMRP به دریای اطراف باز است و به دلیل اینکه گل از آب دریا چگال تر است، از پایین LMRP خارج می شود. این پدیده تأثیر قابل توجهی بر رفتار رودخانه دارد، زیرا باعث می شود که بارگیری بزرگ به پایین رو به روده برسد. عمدتا، گل باعث می شود که رودخانه به سمت آن بچرخد، به عنوان گل از رودخانه عبور می کند.

 

برای مدل سازی این دقت، نرم افزار یک مدل جریان جریانی حجمی (FV) با مدل ساختاری FE از روتور را تلفیق می کند. مدل جریان سیال، فیزیک پیچیده ستون گل در حفره حفاری را پس از انفجار اضطراری، و همچنین اثر آن بر روی پاسخ ایستر، فاسد می کند.

 

توانایی مدل سازی دقیق آن برای آبهای عمیق و مکان های خشن محیطی بسیار مهم است. عمق آب های بزرگ نیاز به استفاده از تنش بالای بالابرنده بالا که در هنگام ترکیب با پاسخ کشتی در دریاهای سنگین می تواند طیف وسیعی از شرایط متوسلان، که در آن ایستادن می تواند با خیال راحت قطع، تا سطوح بسیار کوچک، کاهش می دهد. مدل سازی دقیق واکنش سیستم کشش و گل حفاری پس از قطع شدن برای تایید اینکه با استفاده از روتاتور می توان با خیال راحت با حفظ پاکت عملیاتی اقتصادی قابل اعتماد، ضروری است، ضروری است.

 

مدل های WELLHEAD و هدایت کننده

 

تحولات اخیر در صنعت حفاری دریایی منجر به تمرکز بیشتر بر خستگی چاه، هادی و پوشش می شود که می تواند در طول عملیات حفاری، سرمایش، و پلاگین و رها سازی رخ دهد. این تحولات شامل افزایش استفاده از واحدهای حفاری مدرن و ششم نسل موبایل است که حملهای بزرگتر و سنگین BOP را حمل می کنند که در نتیجه بارهای بیشتری را در چاه های چاه و ساختار خوب ایجاد می کنند. یکی دیگر از چالش ها این است که الزام برای انجام یک سطح بالایی از عملیات مداخله به خوبی برای به حداکثر رساندن بهبودی از مخازن موجود است.

 

این صنعت تلاش کرده است تا به این شیوه به چندین راه از این مشکلات دست بردارد و مهمتر از همه از طریق یک سری از JIP هایی که قصد دارند یک روش متداول برای تجزیه و تحلیل خستگی چاه ها را توسعه دهند. به موازات این تلاش، ابزارهای نرم افزاری تجزیه و تحلیل رودررو برای تکمیل آخرین شیوه های مدل سازی و روش های تجزیه و تحلیل توسعه یافته است.

شکل ۳٫ نرم افزار به روز شده شامل ویژگی هایی است که اجازه می دهد که چاهک، هادی، رشته پوشش، سیمان متوسط ​​و ساختار خاک با درجه بالایی از دقت مدل سازی شود.

نرم افزار به روز شده شامل ویژگی هایی است که اجازه می دهد که چاهک، هادی، رشته های پوشش، سیمان متوسط ​​و ساختار خاک با درجه ای از دقت که قبلا در ابزار تجزیه و تحلیل جهانی نشان داده نشده است، مدل ۳ را مدل سازی کند. از طریق استفاده از مدل لوله در لوله، این نرم افزار به رشته های فردی که ساختار خوبی را تشکیل می دهند، به صراحت مدل می شود. ویژگی لوله در لوله اجازه می دهد تا توزیع تنش خمشی در هادی، پوشش سطح و هر رشته پوشش های دیگر به صورت جداگانه تعیین شود، از جمله در شرایطی که ظرفیت حرکت جانبی وجود دارد، مانند در مورد کمبود سیمان. این سطح دقت بیشتری نسبت به مدل های “کامپوزیت” سنتی را فراهم می کند، جایی که خواص هر یک از رشته ها در ساختار چاه به یک ساختار تک ترکیب می شوند و خواص معادل خواص ترکیبی رشته های فردی است. رویکرد کامپوزیت فرض می کند که تمام رشته ها با هم تغییر می کنند – چیزی که در مورد عدم وجود سیمان وجود ندارد.

 

علاوه بر این، نرم افزار طیف وسیعی از گزینه ها را برای مدل مقاومت در برابر حرکت جانبی ارائه شده توسط خاک اطراف هادی فراهم می کند. این پشتیبانی با استفاده از منحنی انحراف بار (شناخته شده به عنوان منحنی Py) مدل شده است که بار مقاومت در برابر خاک را به صورت تابعی از انحراف جانبی هادی نشان می دهد. منحنی های Py بر اساس مجموعه ای از ویژگی های خاص خاک مانند مقاومت برشی برشی و وزن واحد در زیر آب تولید می شود. بسیاری از مدل های استاندارد برای خاک رس نرم، خاک رس و شن و ماسه وجود دارد. در عوض، کاربر می تواند منحنی های Py خود را تعریف کند، جایی که از نتایج یک تحقیق ژئوتکنیک محاسبه شده است.

 

مدل سرامیکی، هادی و پوشش، شکاف بین مدلهای کامپوزیت قدیمی که قبلا برای تحلیل جهانی استفاده شده است، و مدل های پیچیده تر، سه بعدی محلی، به طور نمونه ای برای تجزیه و تحلیل جزء با استفاده از بسته های تجزیه و تحلیل FE طراحی شده است. در حالی که این جزئیات دقیق را به عنوان مدل های جزء محلی ارائه نمی کنند، مدل های دقیق جهانی، پیش بینی های بهبود خستگی را از تجزیه و تحلیل های جهانی در بخش هایی از تلاش های مرتبط با توسعه مدل های اجزای محلی ارائه می دهند. پیش بینی های پیشرفته برای نشان دادن امکان انجام عملیات حفاری، تعمیر و نگهداری و پلاگین و رها سازی، به ویژه در مکان های خشن محیطی ضروری است.

 

نتیجه گیری

 

با توجه به اینکه صنعت نفت و گاز به یک واقعیت بازار جدید بستگی دارد، هنوز مشخص است که توسعه ذخایر دریایی همچنان نقش مهمی در رفع نیاز جهانی انرژی هیدروکربنی دارد. به عنوان منابع آسان برای دسترسی به کمبود هستند، این به ناچار منجر به اکتشاف بیشتر در مکان های عمیق و خشن محیط زیست می شود. اطمینان از اینکه این امر می تواند در یک راه اقتصادی با ثبات انجام شود، نیازمند استفاده از فن آوری های دیجیتال جدید است که می تواند عملیات حفاری را با بالاترین سطح ممکن از دقت مقایسه کند. ابزار DeepRiser Wood Group نمونه ای از یک چنین فن آوری است که کمک می کند تا به حداکثر رساندن قابلیت عملیات حفاری در برخی از محیط های چالش برانگیز جهان. wo-box_blue.gif

همچنین ببینید

وضعیت سدها بحرانی است

مدیرعامل شرکت مدیریت منابع آب ایران گفت: درحال حاضر وضعیت سدهای ایران بحرانی است و ...

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

8 + 13 =