全球構建數字化油田進程正在加速,目前已在智能鉆井平臺、智能鉆井設計和智能地質導向等方面取得了巨大進步,但在鉆井液性能實時采集方面始終未有實質性的進展。因此,鉆井液性能在線測量技術對于規避井下鉆井施工風險、提高鉆井效率、建設數字化油田具有重要意義。
美國OFI檢測設備有限公司(OFITE)的科研團隊開發了一套自動化流體測量設備。該設備安裝在振動篩處,可連續測量鉆井液的密度、表觀粘度、溫度、乳化穩定性等性能參數,對當前鉆井液的適用性進行評估,并給出下一步鉆井液性能調控建議。現場技術人員根據實時反饋的技術數據,將不同時間間隔的各種數據組件集成到實時工程分析中,以提高鉆井液性能,提高鉆井效率和質量。
作為鉆井液性能自動分析器(AMS)的主要樣品管理子系統,自動密粘測定裝置(ADVT)可連續進行樣本采集,并可以對樣本的密度、表觀粘度和乳液穩定性進行連續測量,通過腔室的加壓和排壓裝置,最大限度地消除空氣和夾雜氣體對測試結果產生的測量誤差。自動粘度計(AVM)定期從ADVT中提取樣品,批量測定不同溫度下鉆井液的剪切應力與剪切速率的關系,從而反映溫度對流變性的影響,并基于當前數據自動建立流變模型,為下部地層的鉆井液流變性能調控提供操作建議。設置在AMS中部的在線振蕩擠壓流裝置(OSF)則是利用兩個平板之間流體的擠壓振蕩作用獲取流體的存儲模量(G')和損失模量(G"),并實時生成鉆井液的全粘彈性流動剖面,從而實現對鉆井液粘彈特性的連續和原位測量。數據整合器(DA)可收集和整理各子系統測量數據,結合鉆機實鉆數據進行工程技術分析,并將分析結果通過云端口傳輸給工程技術人員。
在美國非常規頁巖氣鉆井中,該設備已在超過40口井和超過120000m的井段得到應用。今后,技術人員將進一步對該設備進行升級改造,將不同時間間隔的各種數據組件集成到實時工程分析中,以達到實時優化的目的。
資料來源:Inline Drilling Fluid Property Measurement, Integration and Modeling to Enhance Drilling Practice and Support Drilling Automation. SPE-208064-MS., Abu Dhabi International Petroleum Exhibition & Conference, Abu Dhabi, UAE, November 2021.